Tras el estallido de la Guerra Civil, en 1936 se aceleró la construcción del resto de tramos de la línea que quedaban por completar. Así, para el 12 de abril de 1938 ya estaban abiertos 20 km de línea, entre Alcañiz y Valjunquera; unas semanas después, en junio, se finalizó el tendido de vía del tramo que llegaba hasta Pinell. Esta prolongación coincidió con el avance de las fuerzas franquistas en Aragón. La explotación del ferrocarril fue puesta a cargo de la Compañía Nacional de los Ferrocarriles del Oeste. Gran parte de los obreros que ejecutaron la última fase de las obras fueron prisioneros republicanos. La línea llegó a experimentar un intenso tráfico durante el transcurso de la batalla del Ebro, llegando a transportarse hasta 3.000 toneladas de material bélico al día.