建完成后，台铁利用美援更新车辆与提升路线等级，于1960年分别向日本和美国购入R0型与R20型柴电机车，台铁迈入柴油化，台南至彰化间中央行车控制系统（CTC）也于此时完工。1970年代起台铁随着十大建设进行了西部干线电气化与东部铁路干线的扩展，连接苏澳和花莲的北回线于1973年12月25日开工，南段的花莲港至新城间首先于1975年7月26日完工，花莲至和平段于1979年2月7日完工，北回线全线于1980年2月1日完工通车，西部干线电气化也于1979年7月1日完工，台铁迈入电气化。台铁局也于1970年加入国际