เดิมทีหน่วย L ได้รับรหัส LL เมื่อมีการกำหนดตัวอักษรให้กับหน่วยฝึกทหารขั้นพื้นฐาน (BMT) ตั้งแต่ปี 1928 ถึงปี 1967 หน่วยเดียวกันนี้ได้รับ หมายเลข BMTคือ 16

ในปี ค.ศ. 1924 ส่วนหนึ่งของสายรถไฟ 14th Street–Canarsie Line ที่พัฒนาต่อมาได้ เปิดให้บริการ โดยใช้ชื่อว่า "14th Street–Eastern District Line" (โดยทั่วไปเรียกว่า "14th Street–Eastern Line") และได้รับหมายเลข 16 ต่อมาได้ขยายเส้นทางไปทางทิศตะวันออก และในปี ค.ศ. 1928 ก็ได้เชื่อมต่อกับสายรถไฟBMT Canarsie Line ที่มีอยู่แล้ว ทางตะวันออกของBroadway Junctionนับตั้งแต่นั้นมา บริการรถไฟสาย 14th Street–Canarsie Line ก็ได้ดำเนินการเช่นเดียวกับในปัจจุบัน ยกเว้นส่วนต่อขยายจากSixth AvenueไปยังEighth Avenueซึ่งเปิดให้บริการเมื่อวันที่ 30 พฤษภาคม ค.ศ. 1931 เพื่อเชื่อมต่อกับรถไฟใต้ดิน Eighth Avenue สายใหม่ สถานีปลายทาง Eighth Avenueเดิมสร้างขึ้นในสไตล์ IND และได้รับการบูรณะให้กลับมาเป็นสไตล์ BMT เช่นเดียวกับสถานี Fulton Street และ Broad Street ในช่วงชั่วโมงเร่งด่วน มีบริการรถไฟด่วนวิ่งแบบไม่หยุดระหว่างLorimer StreetและMyrtle–Wyckoff Avenue (คนท้องถิ่นมักจะวิ่งจากถนน Eighth Avenueไปยังถนน Myrtle–Wyckoff Avenueหรือถนน Atlantic Avenueในช่วงเวลาเหล่านี้) ^{[ 7 ]}

ก่อนที่สาย 14th Street–Eastern และสาย Canarsie จะเชื่อมต่อกัน สาย Canarsie มีหมายเลข14 อยู่แล้ว โดยวิ่งจากLower Manhattanผ่านBroadway Elevatedและเรียกว่าสายCanarsie ^{[ 8 ]}เมื่อสาย 14th Street–Eastern เชื่อมต่อกันในปี 1928 สายนี้จึงเปลี่ยนชื่อเป็นสาย Broadway (Brooklyn)แต่ยังคงให้บริการไปจนถึง Rockaway Parkway ^{[ 9 ]}

ตั้งแต่วันที่ 23 กันยายน พ.ศ. 2479 รถไฟด่วนได้วิ่งไปยังถนนเลฟเฟิร์ตส์บูเลอวาร์ดโดยเชื่อมต่อกับทางยกระดับฟุลตันสตรีทที่ถนนแอตแลนติกอเวนิว [ ^{10 ] การ}เชื่อมต่อนี้ถูกตัดขาดในวันที่ 30 เมษายน พ.ศ. 2499 จากนั้นบริการก็วิ่งไปยังร็อกอะเวย์พาร์คเวย์อีกครั้ง แต่ก็ถูกยกเลิกในวันที่ 23 สิงหาคม ป้ายบอกเส้นทางของรถไฟสาย R27 ถึง R38 มีทั้ง L และ LL สำหรับบริการด่วนและรถไฟธรรมดา แม้ว่ารถไฟด่วนจะไม่เคยวิ่งหลังจากนั้นก็ตาม

เมื่อวันที่ 26 พฤศจิกายน พ.ศ. 2510 เมื่อมีการเปิดเส้นทางเชื่อมต่อถนนคริสตี้เส้นทางรถไฟสายตะวันออกของ BMT จึงได้รับตัวอักษร โดยสาย 14 ไปยังคานาร์ซีได้รับตัวอักษรJJ (แม้ว่าเส้นทางหลักของสาย 14 จะใช้ตัวอักษรKKซึ่งวิ่งต่อไปทางตะวันออกจากบรอดเวย์จังก์ชันไปยังจาเมกา) ในทางกลับกัน สาย 16 กลายเป็น LL ^{[ 11 ]} บริการรถไฟจากคานาร์ซีไปยังแมนฮัตตันตอนล่างถูกยกเลิกในปี พ.ศ. 2511 ^{[ 12 ]}เมื่อมีการยกเลิกการใช้ตัวอักษรคู่เมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม พ.ศ. 2528 LL จึงกลายเป็น L และยังคงใช้ชื่อนั้นจนถึงปัจจุบัน^{[ 13 ]}

จำนวนผู้โดยสารรถไฟใต้ดินสาย L เพิ่มขึ้นอย่างมากตั้งแต่ปี 2000 เนื่องจากหลายพื้นที่ตามเส้นทางรถไฟมีการ พัฒนาและเปลี่ยนแปลง ไปในทางที่ดีขึ้นองค์การขนส่งมวลชนแห่งมหานคร (Metropolitan Transportation Authority)ได้นำรถไฟใต้ดินสาย L มูลค่า 443 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ มาใช้ในปี 2002 แต่ในปี 2006 ก็มีจำนวนรถไฟไม่เพียงพอต่อจำนวนผู้โดยสารที่เพิ่มขึ้นแล้ว องค์การขนส่งมวลชนคาดการณ์ว่า รถไฟใต้ดินรุ่น R143 ที่ผลิตโดย Kawasaki จำนวน 212 คันจะเพียงพอต่อความต้องการของผู้โดยสารในอีกหลายปีข้างหน้า แต่จำนวนผู้โดยสารกลับเพิ่มขึ้นสูงกว่าที่คาดการณ์ไว้ ดังนั้น จึงมีการติดตั้งระบบควบคุมการเดินรถอัตโนมัติ (CBTC) ในรถไฟรุ่นR160Aใหม่จำนวน 64 คัน ที่ผลิตโดย Alstomเพื่อให้สามารถวิ่งในสาย L ได้

รางรถไฟ สาย BMT Canarsie ได้รับการปรับปรุงครั้งใหญ่ไปเป็นระบบCBTCซึ่งเป็นระบบควบคุมรถไฟผ่านคอมพิวเตอร์บนรถไฟ แทนที่จะควบคุมด้วยตนเองโดยพนักงานขับรถไฟ การปรับปรุงนี้เสร็จสมบูรณ์ในช่วงต้นปี 2552 ^{[ 17 ]}แม้ว่าการปรับปรุงจะส่งผลให้มีการเปลี่ยนแปลงการให้บริการและปิดสถานีเป็นเวลาเกือบสองปี แต่ระบบนี้จะช่วยให้รถไฟวิ่งถี่ขึ้นและทำให้สามารถแสดง "นาฬิกานับถอยหลัง" ในสถานีเพื่อระบุเวลาที่แน่นอนจนกว่ารถไฟขบวนถัดไปจะมาถึง สายนี้ยังใช้ระบบ OPTO ( การเดินรถไฟโดยพนักงานคนเดียว ) ตั้งแต่เดือนมิถุนายน 2548 แต่เนื่องจากเสียงวิพากษ์วิจารณ์จากสาธารณชนเกี่ยวกับปัญหาด้านความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นหลังจากการวางระเบิดในรถไฟใต้ดินลอนดอนในเดือนกรกฎาคม 2548การล็อบบี้อย่างหนักจากสหภาพแรงงานขนส่งแห่งอเมริกา (TWU) รวมถึงคำตัดสินของอนุญาโตตุลาการที่ MTA ละเมิดสัญญากับ TWU ทำให้องค์การขนส่งมวลชนแห่งมหานครต้องยุติการใช้ OPTO ในเดือนกันยายนปีถัดมา อย่างไรก็ตาม การนำนาฬิกานับถอยหลังมาใช้ในสาย L ของ MTA ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกในระบบนี้^{[ 18 ]}

เมื่อวันที่ 27 เมษายน พ.ศ. 2546 บริการรถไฟ L ช่วงกลางวันถูกลดความถี่เหลือวิ่งทุก 8 นาที แทนที่จะเป็นทุก 6 นาที^{[ 19 ]}

ตั้งแต่วันที่ 27 เมษายน 2562 ^{[ 20 ]}บริการรถไฟสาย L ถูกจำกัดระหว่างถนนเธิร์ดอเวนิวและถนนเบดฟอร์ดอเวนิวในช่วงดึกและวันหยุดสุดสัปดาห์ เพื่อให้สามารถซ่อมแซมอุโมงค์สายคานาร์ซีใต้แม่น้ำอีสต์ริเวอร์ ซึ่งได้รับความเสียหาย อย่างหนัก จากพายุเฮอริเคนแซนดี้ในปี 2555 รถไฟทั้งสองทิศทางวิ่งในอุโมงค์เดียวระหว่างถนนเธิร์ดอเวนิวและถนนเบดฟอร์ดอเวนิว ในขณะที่งานในช่วงดึกและวันหยุดสุดสัปดาห์ดำเนินการในอุโมงค์อีกแห่ง^{[ 21 ]}แผนเดิมคือการปิดให้บริการเต็มรูปแบบเป็นเวลา 15 เดือน โดยปิดทั้งสองอุโมงค์พร้อมกันทางทิศตะวันตกของถนนเบดฟอร์ดอเวนิว^{[ 22 ] [ 23 ]}แต่แผนดังกล่าวได้รับการแก้ไขในเดือนมกราคม 2562 ^{[ 21 ]}เมื่อวันที่ 26 เมษายน 2563 ผู้ว่าการรัฐนิวยอร์กแอนดรูว์ คูโอโมประกาศความสำเร็จของโครงการ ซึ่งเร็วกว่ากำหนดหลายเดือน^{[ 24 ] [ 25 ]}