井笠鉄道神辺線
6 - 8が福山への福塩線直通運用の廃止などで不要となって売却され、一方でレ1・レ2の増備車として準同型のレ3を新造するという、路線規模や輸送需要に見合った車両構成への転換の徹底が図られている。
一方、井笠鉄道高屋線の開業に当たっては、機関車第5号形として、機関車第4号形6の増備車となる12t級C形タンク機である7をオーレンシュタイン・ウント・コッペル社から購入して運用の増加に対応し、さらに1936年には神高鉄道から乗り入れてくるレ1 - レ3に呼応する形で高屋線専用の両運転台式小型ガソリンカーとして、それらよりもやや大型の8.5m級2軸ボギー車であるホジ12を日本車輌製造本店で新製している。なお、前述したように井笠鉄道本線でフリークエント・サービス実現で競合するバスを圧倒した単端式気動車群の一部も、戦前から当線に入線・運用されている。
神高鉄道線の井笠鉄道への譲渡後は、こちらも上述したように神高鉄道以来のジ14 - ジ16(旧レ1 - レ3)やホジ12が長らく主力車として運用されたが、戦後は本線へのホジ1 - ホジ3・ホジ101・ホジ102の新製投入で余剰となったホジ7 - ホジ9が投入され、ジ14 - ジ16・ホジ12の4両についても1949年から1952年にかけて機関をディーゼルエンジンへ換装している。
神高鉄道からの路線譲受後は、本線列車の井原着発と国鉄福塩線列車の神辺着発に合わせる形でダイヤが編成され、1日13往復から15往復、所要時間は28分から29分程度で終始した。運行間隔は概ね40分から50分程度であったが、昼間の閑散時間帯には最大1時間半間隔と実質1運用飛ばす形でダイヤが設定されていた。
なお、当線の沿線には高屋が最寄り駅となるひのしり嫁いらず観音が大江村(現・井原市)に所在した。そのため、春秋の彼岸の中日に行われる「ひのしり参り」の大祭の際には、当線は同観音を参詣する人々で大混雑し、通常は混雑時でも気動車1両が客車1両を牽引のところ、さらに1両を増結し2両の客車を牽引して3両編成で運行された。
こうして両備軽便鉄道改め両備鉄道による井笠鉄道高屋線への車両乗り入れによって事実上一体の路線として運行されていた当線であるが、1933年になって両備鉄道が鉄道省に買収されることとなり、事態は一変した。
この買収に当たって鉄道省は両備鉄道線すべてを買収せず、後に福塩線となる本線の両備福山 - 神辺 - 府中町間のみを買収し、高屋線はその対象から外すという措置をとったのである。
ここで買収対象外となった高屋線は新会社を設立して民営のまま運行を継続することとなり、同年9月1日付の買収を目前にした8月31日、資本金100,000円にて新たに設立された神高鉄道株式会社へ高屋線運行に関わる地上設備・用地・車両が譲渡された。
神高鉄道では、鉄道省福塩南線となった元の本線と井笠鉄道高屋線を直通する列車が従来通り運行されたが、これも1935年12月14日に福塩南線の1,067mm軌間への改軌工事が完成したことで終了となり、以後はわずか7.8kmの自社線と4.0kmの井笠鉄道高屋線を合わせた11.8kmの区間のみで列車を運行することとなった。
そのため、経営改善を目指して福山直通列車の廃止前から不要車両の整理が進められ、旅客輸送は両備鉄道から引き継いだ小型ガソリン動車であるレ1形レ1・レ2、およびその同型車として追加新製したレ3の3両、それにナ19・ナ20と称する、やはり両備鉄道から引き継いだ2両の木造ボギー客車で賄われることとなった。