Výstavba úseku z města Niš do města Knjaževac byla technicky náročnější, především kvůli nutnosti překonat horský masiv severně od Niše. Stavební práce byly zahájeny sice již roku 1911, nicméně je přerušila první a druhá balkánská válka a první světová válka. Zprovozněn byl dne 15. srpna 1922. Vlaky tak začaly jezdit na dalších 64,5 km tratě.