W okresie międzywojennym kolej funkcjonowała pod firmą Kalisko-Turecka Kolej Powiatowa jako wspólna własność powiatów kaliskiego i tureckiego. Poza przewozami kolejowymi prowadzony był także publiczny transport autobusowy. W 1939 kolejka znalazła się pod zarządem niemieckim. Okres II wojny światowej, pomimo bardzo intensywnej eksploatacji, przetrwała bez zniszczeń, co umożliwiło wznowienie ruchu regularnego natychmiast po przejściu frontu w 1945.
W 1949 nastąpiło przymusowe przejęcie kolejki przez PKP, które zarząd nad Kaliską Koleją Wąskotorową (przemianowaną następnie na Kaliską Kolej Dojazdową) powierzyło początkowo dyrekcji łódzkiej, a następnie poznańskiej. W tym czasie na kolei jako pierwszej w Polsce, wprowadzono do ruchu towarowego wagony transportery, które wyeliminowały kłopotliwy przeładunek ręczny z wagonów normalnotorowych na wąskotorowe. W latach 50. XX w. kolej przewoziła większość materiałów do budowy kompleksu górniczo-energetycznego w Turku. Po rozpoczęciu eksploatacji elektrowni Adamów, koleją transportowany był mazut do elektrowni. Do roku 1991 prowadzono rozkładowy ruch pociągów pasażerskich na odcinkach: Opatówek – Żelazków, Zbiersk – Turek i Kalisz – Zbiersk. W kwietniu i maju 1994 rozebrano odcinek linii Borków Stary – Kalisz. W 1997 z usług kolejki zrezygnowała Cukrownia Zbiersk.