I 1913 vedtok Stortinget å forlenge banen til Kristiansand og knytte den sammen med Jærbanen til Stavanger, den såkalte Vestlandsbanen. Dette prosjektet ble fullført i flere etapper fram til 1944, slik at Kongsbergbanen etter hvert inngikk i banen som fikk navnet Sørlandsbanen. Strekningen Kongsberg-Hjuksebø ble åpnet i 1920. Kongsbergbanen inngikk også i «Telemarkslinjene» (Voss-Hjuksebø) som var et av de skisserte alternativene for Bergensbanen. Muligheten for å bruke Kongsbergbanen som en begynnelse på bane helt til Stavanger ble brukt som argument i den store jernbanedebatten på Stortinget i juni 1869. I 1927 ble Numedalsbanen med utgangspunkt i Kongsberg stasjon åpnet.