在日本宣告投降之後，國民政府接手統治臺灣，阿里山林業鐵路轉由林務局管理，同時也開始將動力來源從蒸汽轉為柴油。1962年，該鐵路開始行駛對號快車，為柴油化的先河；1963年，中興號開始行駛。1978年，林場路線停駛，部份路基移作新中橫公路路基。1982年，阿里山公路通車；此後，該鐵路營運業績開始大幅縮減。