W 1952 do końcowej stacji w Biłgoraju dobudowano przedłużenie leśnej kolei gospodarczej, sięgającej wioski Lipa koło Stalowej Woli. W ten sposób kolej zwierzyniecko-biłgorajską połączono z siecią torów w Lasach Janowskich. Jednak mimo tej inwestycji duże przewozy na trasie Lipa – Biłgoraj – Zwierzyniec nie rozwinęły się, a połączenie Biłgoraja z koleją leśną do Lipy zostało rozebrane w 1962.
W okresie powojennym kolej zwierzyniecko-biłgorajską planowano też rozbudować, tworząc odcinki Biłgoraj – Tarnogród – Rudnik nad Sanem i Biłgoraj – Turobin – Wysokie. Do realizacji tych projektów również nigdy nie doszło.
W 1964 trasa zwierzyniecko-biłgorajska została poszerzona do szerokości 750 mm. Dokonano też przebudowy infrastruktury na końcowej stacji w Biłgoraju. Inwestycje te zwiększyły prędkość kursowania składów oraz ich możliwości transportowe.
W 1971 zamknięto przewozy na linii, a następnie dokonano jej rozbiórki. Wąskotorowa kolej zwierzyniecko-biłgorajska została zastąpiona nowo wybudowaną normalnotorową linią kolejową nr 66 relacji Zwierzyniec – Biłgoraj – Stalowa Wola.