La seconda guerra mondiale arreca danni gravissimi alla linea ferroviaria, paralizzandola completamente fra il novembre 1943 ed i primi mesi del 1944.
L’esercito tedesco in ritirata riconobbe infatti l’importanza strategica della Sulmona-Isernia, collegamento longitudinale interno indipendente dalle linee fondamentali che coincideva in ampi tratti con la linea di attestamento militare “Gustav”.
La linea venne distrutta con particolare impegno metodico minando ponti e viadotti ed asportando in vari tratti di binario.

Bisognerà attendere ben 15 anni, il 9 novembre del 1960, quando con la riattivazione della tratta Castel di Sangro-Carovilli (il tratto Sulmona-Castel di Sangro venne riattivato nel 1955), la linea Sulmona-Isernia torna di nuovo interamente percorribile.
Tale intervento può considerarsi l’ultimo della ricostruzione post bellica a livello nazionale e costituisce una sorta di ulteriore primato, in senso inverso, di questa ferrovia.

Negli anni ’60 e ’70 la tratta fu percorsa anche da treni merci con carri trainati da locomotive a vapore, lunghi convogli che trasportavano pecore per sostituire di fatto l’antica pratica della transumanza delle greggi dai tratturi alla ferrovia!
I trasferimenti erano molto delicati, dovendo trasportare animali vivi, e avvenivano in autunno dalle stazioni di quota della linea fino al Tavoliere delle Puglie, passando per Sulmona e raggiungendo la linea Adriatica.
Allo stesso modo, con l’arrivo della primavera, si partiva da Foggia in trazione elettrica fino a Pescara e Sulmona, dove avveniva il cambio di trazione e con potenti locomotori diesel si saliva sugli Altipiani per lasciare gli animali al pascolo nelle grandi praterie di quota.

Negli anni ’70, con le automotrici diesel ALn 668, la percorrenza tra Sulmona e Isernia arriva a toccare le 2 ore e 47′ nelle relazioni dirette Pescara-Napoli. Ma l’ammodernamento e la rettifica delle strade, uniti alla diffusione delle auto private, oltre che degli autotrasporti per le merci ed il bestiame, cominciano a ridurre i traffici su rotaia, tanto che viene messa in dubbio la stessa sopravvivenza della tratta.

Si sviluppa, purtroppo sempre e solo allo stato potenziale, la vocazione naturalistica, specie di un moderno tipo di turismo che esclude l’automobile e privilegia l’uso dei mezzi pubblici con trasporto della propria bicicletta.
Alcuni esperimenti con treni ordinari funzionano anche se rimangono allo stato embrionale, specie nei periodi della neve per condurre gli sciatori in quota, così come nelle tradizionali festività pasquali ed estive, nelle quali talvolta le automotrici ALn 668 partivano da Pescara e da Napoli in composizione rinforzata per accogliere i tanti vacanzieri e villeggianti che in quei giorni desideravano raggiungere le località di montagna abruzzesi e molisane.

La linea continua ad essere percorsa con i treni ordinari, locali e interregionali in alcuni casi classificati come Espresso (Pescara-Napoli e Napoli-Pescara, tempo di percorrenza 5 ore), ma progressivamente tutte le relazioni vengono prima depotenziate e poi via via tagliate.
Dalla seconda metà degli anni ’90 si ha costante e lento declino che ha una accelerazione nei primi anni 2000, fino ad arrivare alla soppressione del diretto Pescara-Napoli nel 2005 e poi alla sospensione al traffico degli ultimi treni regolari su tutta la linea tra l’ottobre 2010 (tratto Castel di Sangro-Carpinone) e il dicembre 2011 (tratto Sulmona-Castel di Sangro) voluta dalle regioni Molise e Abruzzo che non hanno inteso più finanziare il trasporto pubblico locale sulla linea.

2017 approvata la legge Nazionale di Istituzione e Tutela delle ferrovie turistiche in Italia