Der Bau der „Carlsbahn“ als erstem Abschnitt der Kurhessischen Eisenbahn der Friedrich-Wilhelms-Nordbahn-Gesellschaft begann 1845. Eingeweiht wurde die wichtige Verbindung von Kassel nach Karlshafen an der Weser drei Jahre später. Eigens für die Friedrich-Wilhelms-Nordbahn baute die Firma Henschel in Kassel den „Drachen“. Die dort entwickelte Dampflokomotive war die erste hessische Eisenbahn und durchfuhr den Kesselberg durch Hessens ersten, den Deiseler Tunnel.
Das zwischen Trendelburg und Wülmersen liegende Bauwerk misst in der Höhe 6 Meter. Es gründet auf gewachsenem Sandsteinfelsen und wurde aus Ziegel- und Natursteinmauerwerk erbaut. Die senkrechten Wandbereiche verblendete man mit Natursteinen. Auch die Tunnelportale wurden in Mischbauweise erbaut, der Einfahrtsbereich des Südportals besteht aus Natursteinen, der des Nordportals aus Ziegelmauerwerk.
Die Linie wurde 1966 für den Personenverkehr und 1970 für den Güterverkehr stillgelegt. Als älteste ihrer Art besitzt sie besondere Bedeutung für die Verkehrs- und Eisenbahngeschichte Hessens.
Der Carlsbahntunnel ist eines von über 150 Projekten, die die private Deutsche Stiftung Denkmalschutz dank Spenden und Mittel der Lotterie GlücksSpirale, der Rentenlotterie von Lotto, bisher allein in Hessen fördern konnte.