Dopo alcuni anni di notevole sviluppo del traffico di passeggeri e di merci, che sembrarono confermare le aspettative dei promotori sulle potenzialità della ferrovia, la tremenda crisi economica mondiale iniziata nel 1929 ebbe pesantissime ripercussioni sull’andamento dell’esercizio ferroviario: le due società furono costrette a tagliare su costi, personale e prestazioni e misero tutti i loro sforzi nel cercare sussidi governativi e nel ridurre i pesanti interessi debitori sui prestiti ricevuti. Le difficoltà finanziarie continuarono negli anni successivi e con lo scoppio del secondo conflitto mondiale nel 1939 e l’entrata in guerra dell’Italia nell’anno seguente, il servizio internazionale si ridusse ancora a causa delle limitazioni di transito.
A seguito della capitolazione dell’Italia nel settembre 1943, la frontiera elvetica venne chiusa e il traffico internazionale interrotto, ma la ferrovia – nonostante le vicissitudini belliche che coinvolsero l’Ossola - sino alla fine della guerra mantenne regolarmente il servizio locale. Uscita pressoché indenne dalle distruzioni del conflitto, la ferrovia riprese la sua funzione di linea internazionale con la riapertura della frontiera, ma la situazione economica permaneva grave e tutta la linea necessitava di ammodernamento. Solo alla fine degli anni ‘50 i finanziamenti da parte del Governo Elvetico e dello Stato Italiano permisero i primi interventi: la SSIF si dovette però limitare alla costruzione del nuovo capolinea in galleria a Domodossola e all’acquisto di due nuovi elettrotreni, mentre la FART, con un programma di investimenti ben più consistente e continuativo, poté nell’arco di un decennio rinnovare il binario e la linea di contatto, installare il blocco automatico e acquistare quattro nuovi elettrotreni.
Le diverse potenzialità economiche delle due società, derivanti da un differente approccio da parte dei due governi al trasporto pubblico su rotaia, portarono in questo modo a due realtà presto molto distanti sul piano delle strutture, degli impianti e dei rotabili, a tutto svantaggio dell’omogeneità del servizio. Così agli inizi degli anni ’70, mentre la FART aveva completamente ammodernato il proprio tratto, la SSIF versava in gravissime condizioni economiche e si paventava la chiusura dell’esercizio da parte italiana. Di fronte a tale eventualità, che coinvolgeva anche gli interessi elvetici, si arrivò infine allo sblocco dei finanziamenti da parte del governo italiano, permettendo alla SSIF di rinnovare binari, traverse e linea di contatto, mentre era in programma l’installazione di un impianto di segnalamento. L’alluvione dell’agosto 1978, che colpì drammaticamente la Valle Vigezzo, interruppe però questo programma di risanamento, provocando gravissime distruzioni al tronco italiano che subì il crollo di alcuni ponti e l’asportazione di lunghi tratti della sede ferroviaria. Tutto il personale della ferrovia reagì prontamente all’avversità e in pochi giorni il servizio venne riattivato da Domodossola sino a Orcesco, permettendo le operazioni di soccorso alla popolazione della valle ecostituendo per lungo tempo l’unico collegamento con essa a causa dell’interruzione della strada statale.
La ferrovia, finalmente ripristinata e ammodernata, riprese il collegamento internazionale con la Svizzera solo nel 1980 a due anni dal grave disastro. In una visione di prevenzione dai rischi da calamità naturali, così frequenti in zona a causa delle particolari caratteristiche climatiche e morfologiche, grande attenzione fu data da allora ai lavori di consolidamento e protezione della sede ferroviaria, con opere di contenimento e stabilizzazione dei pendii e di ristrutturazione di ponti e gallerie, mediante finanziamenti statali sia per la manutenzione straordinaria che per l’ammodernamento. Importante innovazione nel 1990 fu l’ultimazione del nuovo percorso sotterraneo di penetrazione della linea nella città di Locarno e del nuovo capolinea in galleria in corrispondenza della stazione delle FFS, mediante la costruzione di una galleria di oltre 3 km con eliminazione del percorso cittadino più lento e ormai insostenibile per il traffico automobilistico urbano. L’immagine della ferrovia è poi ulteriormente cambiata con l’entrata in servizio negli anni 1992-1993 di 12 moderni elettrotreni a piano ribassato, che offrono un notevole miglioramento nel confort per i passeggeri e sono molto apprezzati sia nel servizio suburbano che nel transito internazionale e turistico.
Con l’installazione del sistema di blocco automatico di linea, con train-stop, e di scambi elettrificati automatici, gestibili con telecomando dai due capolinea, la ferrovia ha pienamente raggiunto un elevato grado di sicurezza dell’esercizio su tutto il suo percorso, pervenendo ad un livello di modernità degli impianti che non ha nulla da invidiare ad altre più celebrate ferrovie private svizzere e che non trova paragoni adeguati in Italia.