1937年，建设委员会将所办的淮南煤矿及专用铁路转移给淮南矿路股份有限公司经营，同时招足商股800万元，规定营业年限为30年。1937年10月26日，南京政府建设委员会将淮南铁路与淮南煤矿一起，让于隶属宋子文财团的中国建设银行公司，成为私营企业，改称淮南路矿公司，统一经营煤炭和铁路。修建淮南铁路的全部资金由南京政府拨款。淮南路矿公司董事会由宋子文、张静江、程士范和杜月笙等12人组成。建成后的淮南铁路采用由捷克引进了16台改进后的机车、300多辆煤车和1列客车，以九龙岗为中心，调度、管理、维修机构都设在九龙岗。

1938年春天，日军进犯南京，南京政府下令对淮南铁路全线炸毁。

1938年6月4日，日军占领淮南矿区与铁路。

1938年7月，淮南铁路全线沦于日军敌手，由日军将路矿恢复利用。

1939年4月21日，日本“兴亚在华联络部”合并商办大通矿与九龙岗矿，与汪精卫的伪政府一起组合成淮南煤矿股份有限公司。该公司的总部设在上海，归日军军部控制。这时的铁路运输已被破坏，用人力或马在铁道上拉煤车将矿上生产出来的煤到田家庵码头。

1940年，由日军华东铁路株式会社修复九龙岗到裕溪口的铁路，并调用32台机车，恢复从九龙岗至田家庵、九龙岗至裕溪口的铁路运输。以后又修通水家湖至蚌埠的铁路，与津浦铁路相接，方便将煤炭运至南京、上海。

1941年，日军又将水家湖至裕溪口一段轨道器材进行拆除，移建为水家湖至蚌埠支线，以与津浦铁路接轨。

1945年8月，日本投降，蚌支线又被其大肆破坏，桥梁轨枕荡然无存，车站等建筑尽被焚毁无遗。整个淮南铁路仅剩田家庵至水家湖间27公里线路。10月，接收委员会在吴竞清及胡卫中的率领下进行接收工作。当时除27公里线路外，还有勉强可以用的机车6台、客车10辆、货车253辆。11月接收完毕，成立淮南铁路局，以吴竞清为局长，胡卫中、宁树藩为副局长。水家湖至蚌埠一段，约61公里线路，原系沦陷期内，日军将水家湖至裕溪口一线拆除移来所建，后又遭其破坏，一无所存。

1945年底日本投降后，淮南煤矿和铁路仍归宋子文的淮南路矿公司接管。

1946年春开始，蚌支线修复工作，在华中铁道管理委员会的协助之下至5月下旬即告竣工，6月1日正式通车。因当时仓促修复，因陋就简，供维持通车而已，每遇洪水险象环生，不能充分运用。至当年冬季涸水季节，又开始了改善加固工程，并对蚌埠及炉桥两站房屋和沿线道班房，分别进行扩充修建。1947年夏天雨季前，蚌支线整修工程全部竣工，运行情况方才好转。

1946年秋季，水家湖至合肥段线路长约70公里开始勘测修复。

1948年2月，水家湖至合肥段线路开始动工，至1948年10月10日全线通车。至此，水合线、水蚌线、水田线三线已全部贯通，并与津浦线发展了联运。合肥至裕溪口一段，其轨道器材虽移建于水蚌线，但其路基大致尚能维持旧状，破坏较轻，故恢复起来并不太困难。其轨道器材均由淮南矿路有限公司借款向加拿大订购，其余均自行制造修配。

1949年1月，淮南、蚌埠相继解放，淮南铁路从此收归国有，回到了人民手中。

1949年11月，根据铁道部命令，淮南铁路局撤销，并入蚌埠铁路分局。

1986年底，蚌埠至淮南新线建成通车。

2010年1月26日，淮南线淮南至合肥段电气化改造开工。

2016年12月底，淮南线淮南至合肥段扩能改造完成。

这条的铁路的修建是为了将淮南的煤炭运到长江边。淮南铁路的走向是程士范制订的，并由他出任淮南煤矿铁路工程处处长。

客车：HXD3C、HXD1D、HXD3D、DF11、DF4D

货车：HXD1C、HXN5B、DF4B、DF4C、DF8B

淮南淮河大桥是千里淮河上架起的第一座铁路公路两用大桥。全长3428.5米，铁路南北引桥61孔，正桥为两联3孔96米，平弦三角形连续铆接钢桁梁，工艺先进，科技含量高，造型美观，气势如虹。