trakcję parową zaczęto zastępować rumuńskimi lokomotywami spalinowymi serii Lyd2, jednakże w tym samym okresie też przewozy drewna zaczęły znacząco maleć, przejmowane przez dogodniejszy transport samochodowy. W 1990 roku kolej miała 6 lokomotyw spalinowych, 8 wagonów osobowych, 140 platform i 200 wagonów kłonicowych do drewna.
W obliczu kryzysu gospodarczego, a następnie przejścia na gospodarkę rynkową na przełomie lat 80. i 90., kolei zagroziła likwidacja z uwagi na nierentowność. Sytuację pogorszyła upadłość po transformacji ustrojowej głównego odbiorcy drewna drogą kolejową – Zakładów Przemysłu Drzewnego w Rzepedzi. Już w latach 80. wstrzymano ruch na odcinku z Wetliny do Moczarnego, a ostatecznie wyłączono ten odcinek z użytku w 1992 roku, po włączeniu go w skład terenów ochrony ścisłej Bieszczadzkiego Parku Narodowego w poprzednim roku. W 1991 roku zawieszono ruch na odcinku Dołżyca – Wetlina. Zaprzestano też od tego roku całorocznych rozkładowych przewozów pasażerskich, pozostawiając pociągi turystyczne w sezonie letnim. W tym czasie Ośrodek Transportu Leśnego w Sanoku został zlikwidowany, a kolej 1 kwietnia 1993 roku przekazano w zarząd Nadleśnictwu Cisna, przy jednoczesnej znacznej redukcji zatrudnienia.