三菱鉱業美唄鉄道線
ところが石狩石炭は、開業翌年の1915年(大正4年)8月31日付で美唄軽便鉄道の施設・車両・用地等全てと所有する鉱区の一部を手放し、美唄炭鉱を所有する飯田延太郎に売却した。さらに約1か月後に飯田は三菱合資会社(のちの三菱鉱業)が9月29日に設立した美唄鉄道株式会社に鉄道の一切を売却、10月11日より美唄鉄道としての営業が始まった。
さらに炭鉱の奥部開発の進展に伴って三菱鉱業が使用していた美唄炭山 - 北二ノ沢間の専用鉄道を1924年(大正13年)に買収して地方鉄道に変更。このうち美唄炭山駅 - 北一ノ沢駅(常盤台駅に改称)間の保安設備等を改良して一般運輸営業を開始した。北一ノ沢 - 北二ノ沢間については休坑中の二ノ沢坑の再開坑まで設備を改良せずに未開業としたが、結局再開の目途が立たず、1937年(昭和12年)に起業廃止となった。
太平洋戦争後の1950年(昭和25年)、三菱鉱業は企業再建整備法に基づく整備計画によって金属鉱山部門を分離して太平鉱業(のちの三菱金属鉱業)とした上、残る炭鉱部門の効率化を図ることになり、同社美唄礦業所と不可分の美唄鉄道を吸収して三菱鉱業美唄鉄道事務所とした。炭鉱の隆盛により輸送量も増加したが、1955年(昭和30年)に石炭鉱業合理化臨時措置法が施行されると閉山や合理化が始まった。
1965年(昭和40年)に気動車を導入し、客貨分離を図った。1967年(昭和42年)時点で旅客列車は5往復であったが、廃線時は混合1往復となった。他に数本の貨物列車があった。最盛期でも旅客列車は7往復と2-3往復の区間列車しかなく、これは石炭輸送をしていた貨物を優先していたためで、一方並行するバス路線は道路の整備と共に充実し、最大89往復運行していた。
運賃は、廃線直前の1971年(昭和46年)から1972年(昭和47年)当時、美唄駅 - 美唄炭山駅間で大人50円、子供25円。