大隅鉄道
会社の業績は昭和初期の不況の影響と自動車輸送の進出などで下降しており、また国鉄の志布志線が志布志まで延びてきたことから、志布志線と連絡することで孤立した鉄道路線から脱却しようという動きが現れた。県会議員で、後に衆議院議員や鹿屋市長となる永田良吉が中心となって国鉄へ移管する運動を行った。国鉄では鉄道敷設法別表第126号の「鹿児島県国分ヨリ高須、志布志、宮崎県福島町ヲ経テ内海付近ニ至ル鉄道」に基づき、1928年(昭和3年)の第56回帝国議会で志布志から古江までの予算を成立させ、1933年(昭和8年)3月に着工していた。結果としてこの区間に重複する大隅鉄道は国により買収されることとなり、1935年(昭和10年)の第67回帝国議会で予算が成立して、同年6月1日付で548,950円で買収され、国鉄古江線となった。買収時の最大の株主は和歌山紡績などの社長を務めた和歌山県の実業家・南楠太郎(1861-1936)となっていた。
国鉄線となって以降は、国鉄が建設を進めてきた志布志 - 串良間と接続が行われ、また国鉄標準の1,067 mm軌間への改軌も行われた。改軌に際しては路線の付け替えも行われており、古江 - 高須間では従来トンネルが1つも無く地形に沿って走っていたのが、4つのトンネルを掘って直線的に敷設しなおしている。また鹿屋駅はスイッチバックになっていたが、これを解消するためにΩ状に線路を敷設しなおして駅が移転している。その後1972年(昭和47年)に国分まで全線が開通して大隅線となったが、1987年(昭和62年)に全線が廃止となった。国鉄買収以降についての詳細は大隅線の記事を参照。