矿铁道接收了官营晃内铁道的路线经营权，之后又转到北海道铁道（此处的初代北海道铁道与日后修筑千岁线的第二代北海道铁道并非同一家公司），并陆续进行更多的建设与延伸。1906年铁道国有法颁行，由日本政府将铁路的经营权买回，而成为国有铁道线的一部份。在第二次世界大战期间，为了强化物资的输送能力，特别针对大沼 - 渡岛砂原 - 森几个车站之间因为驹岳（）的阻碍而过大的纵向坡度，而特别在本线之外修筑了一条绕路的支线。在路线修筑当时同区间之内存在的渡岛海岸铁道（森 - 砂原）与大沼电铁（新铫子口 - 路部）两条私铁路