Na przestrzeni lat 1920–1939 budowa kolejnych torów i koniecznej infrastruktury nadal trwała i do wybuchu II wojny światowej łączna długość tras wynosiła ok. 360 km, w tym 200 km odcinków stałych, a kolej wąskotorowa dysponowała 24 parowozami. Rocznie z puszczy wywożono ok. 1 mln m³ drewna. W warsztatach naprawczych wykonywano naprawy główne parowozów. Trasa jednotorowej kolei obejmowała prawie całą Puszczę Białowieską.
Podczas II wojny światowej kolej służyła okolicznej ludności do transportu i łączności, następnie okupanci wykorzystali ją do walki z partyzantami i dalszej wycinki lasów.
Po odzyskaniu niepodległości i ustanowieniu granic, po stronie polskiej pozostało ok. 180 km torów. Odbudowano zniszczoną podczas działań wojennych infrastrukturę i kolej ponownie stała się środkiem transportu drewna dla miejscowego przemysłu. W okresie lat 60. przewożono nią rocznie ok. 200 000 m³ drewna.