Po II wojnie światowej zdecydowano o budowie kolei PKP łączącej Starachowice z Iłżą, wykorzystując część istniejącego już torowiska (o długości 20 km). Została ona ukończona w roku 1950. Prowadzono na niej ruch zarówno towarowy, jak i pasażerski (w szczytowym okresie do sześciu par pociągów dziennie). Od lat 60. XX w., wskutek zamykania kopalń oraz ograniczenia transportu drewna, przewozy zaczęły spadać.
W latach 80. XX w. przewożono ponad 60 tys. ton towarów rocznie. W 1987 roku zawieszono jednak ruch towarowy, po czym w czerwcu 1988 roku jeszcze wznowiono go dla 30 przedsiębiorstw, ostatecznie kończąc go 1 stycznia 1994 roku. 15 marca 1991 roku zlikwidowano formalnie odrębność kolei starachowickiej, podporządkowując ją organizacyjnie kolei w Jędrzejowie. Od 1990 roku zaczęto organizować pociągi turystyczne na zamówienie, a w sezonie letnim 1994 roku uruchomiono regularne pociągi turystyczne w weekendy. Przy braku kampanii promocyjnej, cieszyły się niewielkim zainteresowaniem i zakończono ich kursowanie w lipcu 1994 roku, kończąc prowadzenie ruchu na kolei.