Etter hvert innså man at det ikke var flere lokomotiver tilgjengelig for meterspor, mens faren for nye sabotasjeaksjoner mot banen og materiellet fortsatt var høyst reell. Derfor bestemte tyskerne seg for, til baneselskapets store protester, å bygge om hele banen til 3-skinnespor, sånn at man ville kunne hente normalsporede lokomotiver fra NSB for å dra banens smalsporede vogner. Arbeidet omfattet også å rette ut flere av de krappeste svingene i Klingliene, samt å bygge banens eneste tunnel. Det hele startet etter at en tysk pionerkommando uten forvarsel dukket opp i august 1944. Salvesen & Thams nektet å ha noe som helst med ombyggingen å gjøre, og det ble derfor hentet inn baneingeniører fra NSB for å lede den tekniske delen av arbeidet. I tillegg til pionerer bestod arbeidsstyrken av krigsfanger, blant annet polske og jugoslaviske, og på det meste var det totalt 800 mann i arbeid. Banen hadde før krigen relativt nye sviller av god kvalitet, mens det for det bredere sporet trengtes lengre sviller, og svillene som ble lagt inn var ikke av beste sort. Arbeidet gikk også utover sikkerheten, da det på grunn av tråkking i sporet var store problemer med ising, masse som ble lagret langs sporet ble lagt altfor nær, og de tyske lokførerne overholdt ofte ikke hastighetsbegrensninger. Kostnadene for ombyggingen kom på totalt 5–6 millioner kroner, og arbeidet ble erklært ferdig utført 7. mai 1945, dagen før frigjøringen, og var dermed fullstendig bortkastet. Linjeomleggingen med tunnelen forkortet sporet med noen meter på et allerede bratt parti. Dermed økte banens største stigning fra 36 ‰ til 44 ‰.