Die Bemühungen um eine Erschliessung des Engelbergertals und den Anschluss des Kurortes Engelberg an das europäische Verkehrsnetz bekamen in den achtziger Jahren des vorletzten Jahrhunderts Auftrieb, als die ersten Schmalspurbahnen entstanden und der Bau der Brünigbahn zeigte, dass mit Hilfe der Zahnstange auch Steilrampen zu überwinden waren. Knapp 8 Jahre nach der Erteilung der Konzession für eine elektrische Bahn von Stansstad nach Engelberg im Jahre 1890 wurde die Bahn in Betrieb genommen.

Bei ihrer Inbetriebnahme galt die St.E.B als eine der modernsten Bahnen. Sie war mit 22,5 km die längste durchgehend elektrische betriebene Strecke der Schweiz und hatte durch ihr ungünstiges Längenprofil hohe Ansprüche an die Ingenieure gestellt.

Auf der Talstrecke Stansstad-Grafenort betrug die Maximalsteigung 3,4 %, auf der Bergstrecke Grafenort-Engelberg im Adhäsionsbetrieb bis zu 5,1%, im Zahstangenbetrieb 25 %. Wegen der Steilrampe wurde die Strecke mit dem Drehstromsystem elektrifiziert, alle anderen Zahnrad-bahnen fuhren damals noch mit Dampf (Rigi/Pilatus/Brünig).

Die Bergstrecke ist mit dem Zahnstangensystem Riggenbach ausgestattet, welches sich schon bei der Rigibahn bestens bewährt hatte.

Die Eröffnung der neuen Bahn nach Engelberg hatte zur Folge dass die Strassenbahn zwischen Stansstad und Stans, die St.St., direkte Konkurrenz erhielt. Die Strassenbahn wurde schon 1893 eröffnet und sollte die Gäste von der Schifflände Stansstad zur Talstation der Stanserhornbahn bringen.

Doch ihr Betrieb endete bereits 1903 nachdem das Unternehmen viele Fahrgäste an die Stansstad-Engelberg Bahn verloren hatte als defizitäres Unternehmen endete. Die St.E.B richtete eine Haltestelle vis à vis der Stanserhorn Bahn ein die bis 1964 im Betrieb blieb.

Für den Personenverkehr wurden Adhäsionstriebwagen mit Bremszahnrad beschafft, die auf der Bergstrecke von Zahnradlokomotiven nachgeschoben wurden. Diese Loks waren die ersten in der Schweiz, die sowohl im Adhäsions- sowie im Zahnradbetrieb zum Einsatz kamen. Die St.E.B hatte mit dem Motorwagen 103 nur einen einzigen Triebwagen, welcher auf der Talstrecke als auch auf der Bergstrecke ohne zusätzliche Schublok verkehren konnte.

Die Steilrampe enthielt als weitere Besonderheit bei Grünenwald eine Strassen-Klappbrücke, die in geringer Höhe über das Zahnstangengleis hinwegführte, um einen Niveauübergang zu vermeiden. Eine sinnreiche Konstruktion sorgte dafür, dass beim Öffnen der Brücke die Fahrleitung gesenkt wurde und sich die Lücke in der Fahrleitung schloss. Das Brückenunikat wurde im Laufe der Strassenerneuerung und des Neubaus der LSE-Trasse abgebrochen. Die letzten Fundamentreste sollen bis zum Rückbau der LSE-Steilrampe sichtbar bleiben.

Nach anfänglichem Erfolg wurde die St.E.B von der Weltwirtschaftskrise 1930 stark in Mitleidenschaft gezogen. Durch das Ausbleiben der Tourismusströme konnten die Erneuerungspläne nicht durchgeführt werden. Nach dem zweiten Weltkrieg waren die Anlagen hoffnungslos veraltet, so dass eine Modernisierung aus eigener Kraft nicht mehr möglich war. Aus alten Unterlagen ist ersichtlich, dass ohne die Realisierung der LSE die alte Bahn von Amtes wegen stillgelegt worden wäre.

Die St.E.B. hatte sich schon lange um einen Anschluss an die nahe SBB-Brünigbahn bemüht. Als der Bund 1956 die Konzession für eine Verbindungsbahn Stansstad-Hergiswil erteilte und finanzielle Unterstützung für den Bau zusagte, schien die Sanierung in greifbarer Nähe. Wegen der Finanzschwäche wurde die St.E.B. unter Zwangsverwaltung gestellt. Schlussendlich setzen sich die Sanierer durch, und die Verbindung zur SBB-Brüniglinie wurde gebaut.

Die übrige Strecke erhielt einen neuen Oberbau, zum Teil eine neue Streckenführung, neue Bahnhöfe und neue Fahrleitungsanlagen nach SBB-Norm. Die Bergstrecke wurde infolge des Umbaus im August 1964 stillgelegt, am 30.11.64 wurde auch auf der Talbahn der Betrieb eingestellt. Für diese Zeit wurde der Verkehr durch Busse aufrecht erhalten. Am 19. Dezember 1964 nahm die Bahn, nun als LSE, ihren Betrieb auf und konnte mit konstanten Beförderung-szahlen einen Erfolg einfahren.

Die neuen Pendelzugeinheiten der LSE wurden im Ablieferungszustand mit Luzern-Engelberg, abgekürzt LE, beschriftet. Dies führte innert Kürze zu Differenzen mit dem Kantonshauptort von Nidwalden. Nicht zuletzt weil anteilsmässig Nidwalden viel zu bezahlen hatte und im Namen der Bahn nur die beiden Kantone Luzern und Obwalden vertreten waren. So einigte sich die Bahn mit der Gemeinde Stans und dem Kanton Nidwalden auf den Namen Luzern-Stans-Engelberg Bahn, kurz LSE.

In Hergiswil (449 m ü. M.) beginnt die eigene Strecke der LSE mit dem 1760m langen Loppertunnel, an den eine Brücke über den Vierwalstättersee anschliesst. In Stansstad befinden sich Depot und Werkstätten mit der Direktion. Die Linie führt nun ohne nennenswerte Steigungen über den Nidwaldner Hauptort Stans (451 m ü. M.) ins Tal der Engelberger Aa hinein. Aufgrund der Neutrassierung von 1964 sind hier Geschwindigkeiten um 75 km/h möglich.

Ab Wolfenschiessen (511 m ü. M.) steigt die Bahn mit 2,9%, ab Grafenort (569 m ü. M.) mit 5,1%. In Obermatt (675 m ü. M.) beginnt nach 20,3 km die Steilrampe, die ohne zusätzliche Schublok überwunden wird. Mit ihren 24,6 % ist sie eine der steilsten Schmalspurbahnen. Vor der Dienststation Ghärst (970 m ü. M.) endet die Zahnstange. Von dort sind es noch 2,7 km bis zum Endbahnhof in Engelberg. Das verwendete Zahnstangensystem stammt von Niklaus Riggenbach und wurde bereits 1863 patentiert.

Für die speziellen Verhältnisse der LSE wurde ein Pendelzug entwickelt, der im Tal mit 75 km/h und auf der Steilrampe mit 14,5 km/h verkehren kann. Die Züge bestehen üblicherweise aus dem Triebwagen BDeh 4/4, einem Personenwagen B und dem Steuerwagen At oder ABt, der immer bergseitig läuft. Mit diesen Zügen konnte die Gesamtfahrzeit auf unter einer Stunde verkürzt werden.

Der Fahrzeugpark umfasst 8 Pendelzüge, die auf der Talstrecke in Doppel- oder Mehrfachtraktion geführt werden, auf der Bergstrecke aber einzeln verkehren müssen. An Spitzenverkehrstagen kann einem Pendelzug auch auf der Steilrampe ein zusätzlicher B-Wagen angehängt werden.

Die Fahrzeuge und Anlagen der LSE entsprechen weitgehend den Normen der SBB-Brünig Bahn, so, dass zu besonderen Anlässen Züge auf die jeweils andere Bahn übergehen können. Die LSE macht z.B. regen Gebrauch vom Güterverkehr mit SBB-Rollschemeln.

Langfristig strebt die LSE eine Neutrassierung der Steilstrecke mit einer Maximalsteigung von 12,5 % an. Durch den Wegfall der verschärften Sicherheitsbedingungen könnten dann SBB- oder auch BOB-Fahrzeuge bis Engelberg verkehren.

Der Kapazitätsengpass in diesem Bereich würde damit entfallen. An eine Beschaffung von Lokomotiven der Bauart HGe 4/4 II, wie sie heute bereits bei der Brünigbahn, der Furka-Oberalp-Bahn und der BVZ Zermatt-Bahn (heute MGB) eingesetzt werden, wird bereits gedacht.