Die Mecklenburgische Bäderbahn AG wurde am 28. Februar 1925 mit dem Ziel gegründet, das Ostseebad Graal-Müritz an die Hauptstrecke Stralsund - Rostock anzuschließen. Das Aktienkapital wurde aufgebracht von der Hansestadt Rostock und zahlreichen Rostocker Kaufleuten, den Anliegergemeinden sowie der Berliner Straßenbahn-Betriebs-Gesellschaft, die zwei Erholungsheime für ihr Personal an der Ostseeküste besaß. Weiterer Gesellschafter war die Eisenbahnbau- und Betriebsgesellschaft Lenz & Co , die den Bau ausführte und auch mit der Betriebsführung der Bahn beauftragt wurde.

Die 10,3 km lange, normalspurige Strecke von Rövershagen nach Graal-Müritz wurde offiziell am 1. Juli 1925 eröffnet. Nach 1945 ging die Strecke in die Regie der Deutschen Reichsbahn über, die bis Ende September 1994 auch den Güterverkehr bediente. Wegen des schlechten Zustandes der Strecke musste alsbald auch der Personenverkehr eingestellt und der Oberbau gründlich erneuert werden. Seit dem 12. Dezember 2004 verkehren wieder Personenzüge, meistens von und bis Rostock Hauptbahnhof.

Die Bahn darf nicht mit der "Mecklenburgischen Bäderbahn Molli GmbH & Co KG" verwechselt werden, die Bad Doberan mit dem Ostseebad Kühlungsborn verbindet.