太平洋戦争（大東亜戦争）で1945年に日本が敗北すると、台湾は中華民国（南京国民政府）の統治下に入り、台湾総督府鉄道も中華民国当局によって接収され、台湾鉄路管理局に組織改編された。その後、国民政府は国共内戦の敗北で中国大陸を中国共産党に奪われ、1949年に中央政府を台湾へ移転せざるを得なくなった。以後、台湾国民政府が中華人民共和国と共に「中国代表」国家の座の正当性を主張する「二つの中国」の時代に入り、台湾でも1987年7月まで戒厳令（動員戡乱時期臨時条款）が発動されるという異常事態となった。鉄道はそのような中でも台湾の重要な産業、軍事設備と見なされて整備が進み、まず1978年から1979年にかけて縦貫線の電化が進められた。また、1980年2月に北廻線が完成して台東線と花蓮新駅（現 花蓮駅）で接続、1982年にはその台東線が1067mmに改軌されて北廻線との直通が実現し、更に1991年には南廻線が開通して「環島鉄路」（台湾一周鉄道）がようやく完成した。