Von Weil der Stadt verläuft die eingleisige Trasse nach Süden am Westhang des Würmtals entlang zum Bahnhof Schafhausen nordwestlich des Hacks(t)berges, umrundet diesen in einer Schleife und gewinnt dabei an Höhe. Die Trasse berührt sich fast selbst wieder, dann geht es nach Westen entlang des Altbachtals über Dämme und Einschnitte an Ostelsheim vorbei durch den 696 m langen Forsttunnel zum Bahnhof Althengstett, mit 511 m der höchstgelegene der Strecke und 106,5 m höher als Weil der Stadt.

Für den Abstieg ins 172 m tiefer gelegene Calw holt die Bahn zunächst nach Süden aus, fährt dann nach Norden durch den 554 m langen Hirsauer Tunnel (Welzbergtunnel), zuletzt über Dämme, Einschnitte und einer weiteren 180 Grad-Schleife zum alten Calwer Bahnhof, wo sie sich mit der erst später gebauten Nagoldtalbahn vereint.

Die Strecke hat im Bereich Calw fast den Charakter einer Gebirgsbahn. Bei Hirsau entstand ein 64 m hoher Bahndamm, zum Zeitpunkt der Erbauung der Bahn der höchste Europas. Mit Rücksicht auf den zu erwartenden Holzverkehr wurde diese mit mäßiger Steigung und größeren Kurvenradien als ursprünglich vorgesehen gebaut. Das verteuerte und verlängerte die Linie erheblich. Westlich von Althengstett sollte eigentlich ein dritter Tunnel entstehen. Eindringendes Wasser machte den Bau aber undurchführbar. So entstand der 36 m tiefe Feldhütte-Einschnitt, der Hau.

Kurios: zunächst war die viel kürzere Bahnstrecke über Simmozheim geplant, doch ein Graf Dillen in Dätzingen wollte angeblich sein Schloß mit der Eisenbahn erreichen. So wurde die Planung geändert und die Strecke um den Hacksberg geführt. Einem anderen Gerücht zufolge wurde die Hacksbergschleife nur deshalb angelegt, weil der Oberbaurat der württembergischen Staatsbahn, von Morlok, in Dätzingen Grundstücke besaß.

Erwähnenswert noch:  zwischen Calw und Althengstett waren zur Zeit des Dampflokbetriebs bis 1961 zwei Gleise verlegt, um die Leistungsfähigkeit der Bahn zu steigern.

Entfernungen: