Entre Saint-André-les-Alpes et Digne-les-Bains, le train circule sur la portion la plus ancienne de la ligne, commencée à l'époque où devait être réalisée la jonction Digne-les-Bains - Draguignan par Castellane. Sa construction avait débuté dès 1883. Quand ce projet fut abandonné, le chantier, déjà bien avancé, devint celui de la future ligne Nice - Digne-les-Bains. Jusqu’à ce que la jonction fût établie avec la ligne Nice - Puget-Théniers, la ligne Digne-les-Bains - Saint-André-les-Alpes fonctionna de manière autonome. Elle fut mise en service en deux temps : la première partie en 1891, de Digne-les-Bains à la gare de Mézel-Châteauredon, et la seconde l'année suivante, de cette gare à Saint-André-les-Alpes. Cette portion ne fut pas, techniquement, beaucoup plus facile à construire que les autres. Les bords de l'Asse ont demandé l'aménagement de nombreux murs de soutènement de grande dimension, dans des passages où la voie est assez étroitement coincée entre le lit de la rivière et les falaises qui l'encadrent. Son tracé ne fut pas non plus des plus aisés à déterminer : même si la seule solution réellement envisageable était de suivre l'Asse et sa branche passant par Moriez, des variations sont pourtant intervenues, puisqu'un premier projet avait envisagé de suivre l'Asse de Moriez sur sa rive gauche et non sur sa rive droite comme cela fut finalement décidé en 1885. Une autre portion de cette section a également fait l'objet de nombreuses négociations. Pour la partie dignoise, plusieurs possibilités s'offraient. Trois avaient été sérieusement envisagées. La plus courte, par la vallée des Bains, présentait l'inconvénient de rendre inévitable la construction de nombreux, longs et coûteux tunnels. C'est la solution que réclamaient les habitants de Barrême par pétition en 1878. La deuxième, un peu plus longue, passait par Châteauredon en suivant le tracé de l'actuelle RN 85. La troisième, encore plus longue, passait par Champlong, au sud de Châteauredon. Ce tracé imposait une large boucle pour rejoindre la vallée de la Bléone. Comme pour le contournement du Puy de Rent, l'administration choisit le tracé le plus long, cherchant par tous les moyens à réduire les coûts du chantier quitte à alourdir les contraintes de l'exploitation de la ligne après sa mise en service.