Awal pengoperasian (2014–2023)

Kereta api Jayabaya diluncurkan pada 18 Oktober 2014 di Stasiun Pasar Senen oleh Dirut KAI Ignasius Jonan.^[1][2] Saat itu, kereta api Jayabaya hanya memiliki kelas ekonomi plus berlivery awal (yang menjadi livery kesepakatan untuk semua kereta di Indonesia). Kereta api ini kemudian ditambahkan kelas eksekutif pada 1 Desember 2019.^[3]

Kereta api ini menjadi kereta api relasi Pasar Senen–Malang dengan waktu tempuh yang paling singkat dibandingkan lainnya, karena melalui lintas utara Jawa secara penuh.^[4]

Pengoperasian saat ini (2023–sekarang)

Mulai 26 September 2023, kereta api Jayabaya menjadi kereta api pertama yang menggunakan rangkaian kereta kelas ekonomi generasi terbaru berjenis modifikasi Balai Yasa, dengan jumlah 72 tempat duduk. Rangkaian kereta tersebut awalnya merupakan kereta ekonomi Kemenhub dengan 80 tempat duduk yang kemudian dimodifikasi oleh Balai Yasa Manggarai.^[5]

Pada 16 Oktober 2024, secara resmi kereta api Jayabaya mengalami perubahan sarana dengan menggunakan rangkaian kereta berjenis baja nirkarat generasi kedua keluaran tahun 2024 buatan PT INKA. Rangkaian kereta api tersebut bernomor TSB-15 dan TSB-16, yang terdiri dari empat kelas eksekutif, empat kelas ekonomi, satu kereta makan, dan satu kereta pembangkit.

Sejak berlakunya grafik perjalanan kereta api (Gapeka) 2025 mulai tanggal 1 Februari 2025, kereta api Jayabaya menggunakan pola pengoperasian bertukar rangkaian dengan kereta api Gaya Baru Malam Selatan, sehingga terdapat satu set rangkaiannya yang dimutasi ke Depo Induk Sidotopo di Kota Surabaya, Jawa Timur.

Walaupun rangkaian kereta api tersebut berpindah kedudukan, operasional kereta api Jayabaya tetap dikelola oleh Daerah Operasi I Jakarta. Hal serupa juga terjadi pada kereta api Dharmawangsa dan Tegal Bahari, yang mana kereta api tersebut dikelola oleh Daerah Operasi I Jakarta, tetapi menggunakan rangkaian yang tidak berkedudukan di depo induk yang berada di Daerah Operasi I Jakarta.

Mulai tanggal 6 Februari 2025, salah satu rangkaian tersebut dijadikan sebagai rangkaian cadangan dan dialokasikan untuk keperluan pengoperasian kereta api Batavia relasi Gambir–Solo Balapan pp.