Po oddaniu linii do ruchu na miejscu prac pozostało dwanaście kompanii, które rozpoczęły prace uzupełniające, w skład których wchodziła budowa nowego mostu kolejowego nad rzeką Narew, nad którą prace ukończono 18 grudnia 1915 roku.
Od rozkładu jazdy z dnia 1 czerwca 1917 roku uruchomiono cztery pary pociągów pasażerskich na odcinku Ostrołęka – Wielbark.
Na początku XXI wieku ruch na linii zaczął coraz bardziej zanikać gdy 9 czerwca 2001 roku zamknięto linię dla ruch pasażerskiego na odcinku Ostrołęka – Wielbark, a 31 lipca bieżącego roku również zamknięto linię dla ruchu pasażerskiego na odcinku Wielbark – Szczytno. Wówczas ostatnie połączenia pasażerskie były realizowane przez składy złożone z lokomotywy SU45 oraz dwóch lub trzech wagonów 120A. W 2010 roku odcinek Ostrołęka – Wielbark został przeznaczony przez zarządcę linii do rozbiórkiLinia kolejowa do Szczytna zostanie rozebrana. moja-ostroleka.pl. 2010-07-16., do której ostatecznie nie doszło, a do gruntownej modernizacji na odcinku Szymany – SzczytnoPowstanie połączenie kolejowe z lotniskiem w Szymanach. rynek-kolejowy.pl. 2010-10-07..
Do 21 kwietnia 2007 była linią kolejową o znaczeniu państwowym.