Podczas II wojny światowej ponownie wybudowano linię Zagłoba-Kępa Chotecka (w 1942), a w Bełżycach powstała kolejka gospodarcza którą planowano połączyć z NKD. W czasie okupacji Niemcy urządzili w Poniatowej obóz dla jeńców radzieckich i Żydów, wykorzystując kolejkę do ich przewozu. W 1944 okupant nazistowski wywiózł część taboru, a część zatopił w Wiśle. Pozostałą część, dzięki ofiarności miejscowej ludności, ukryto w nadwiślańskich lasach. Stanowiące własność kolejki wagony motorowe odnaleziono po wojnie we Wrocławiu.
Po wojnie PKP przejęła ostatni odcinek należący do Kleniewskich (do Piotrawina), planując połączenie, po moście na Wiśle, ze Starachowicami (wybudowano tylko krótki odcinek Starachowice – Iłża). W okresie powojennym PKP wprowadziło do rozkładu także kursy do Poniatowej oraz do Wilkowa (w latach 50.), jednak już w latach 60. ruch pasażerski do Wilkowa zlikwidowano i ten odcinek znów służył tylko do przewozu towarów.