Po skončení druhé světové války byla v rámci první pětiletky přebudována a zmodernizována. Rozchod kolejí byl změněn na standardní (1453 mm). Zrušen byl v této době i úsek do Simin Hanu. a další odbočky. Trať byla nově trasována a zbudováno bylo několik tunelů. V okolí Tuzly byly vybudovány nové tratě (Brčko-Banovići a Tuzla-Zvornik). Modernizace trati umožnila rozvoj průmyslu v okolí Tuzly, během existence socialistické Jugoslávie v druhé polovině 20. století díky ní bylo přepravováno uhlí z povrchového dolu u Lukavace. Provozovatelem dráhy byly až do války v Bosně Jugoslávské železnice, poté byla trať v souladu s mírovou dohodou z Daytonu rozdělena a předána do správy Železnic Republiky srbské (západní část) a Železnic FBiH (východní část).