Das Erfordernis, vor allem der Dillinger Hütte in großem Umfang Rohstoffe und Ausgangsmaterial wie Eisenerz und Kohle zuzuführen sowie das Bedürfnis die fertigen Erzeugnisse zu neuen Absatzmärkten zu transportieren, führten zu einem von der Betriebsaufnahme an regen Güterverkehr. Auch die sich entlang der Strecke ansiedelnden Gewerbebetriebe wurden auf der Schiene ver- und entsorgt. Daher waren Erz- und Kohlezüge sowie Brammen- und Kalkzüge prägend für den Güterverkehr auf der Strecke durch das Niedtal.
Der I. Weltkrieg führte ab dem 31. Juli 1914 wegen der Grenznähe zu einer Unterbrechung des Güterverkehrs auf der Niedtalbahn, bis zu einer allerdings nur für eine Zwischenzeit andauernden Wiederaufnahme des Eisenbahnbetriebes. Eine weitere Unterbrechung erfuhr der Güterverkehr wie auch der Personenverkehr mit Ausbruch des II. Weltkrieges.
Während dieser Unterbrechung versuchten im Winter 1939/40 Pioniere der deutschen Truppen, im Grenzgebiet 40 bis 50 Wagen abzuziehen. Dazu verlegten sie vom Bahnhof Niedaltdorf nach dem Bahnhof Guerstling unter der zerstörten Brücke über den Ihner Bach hindurch ein provisorisches Gleis. Bei der Fahrzeugbewegung kippte einer der Wagen um und blieb am Bahnhofsweg liegen. Seine Überreste wurden später einer privaten Verwendung als Laube und Schnapsbrennerei zugeführt.
Nach einer zwischenzeitigen Wiederinbetriebnahme der Niedtalstrecke in den Jahren 1940 bis 1944 kam mit dem Rückzug der Wehrmacht und dem Vorrücken der amerikanischen Truppen auch der Güterverkehr wiederum zum Erliegen, wurde aber nach Kriegsende erneut aufgenommen. Der auf französischem Gebiet liegende Streckenabschnitt wurde dazu von den französischen Staatseisenbahnen, der SNCF, eingleisig für den Güterverkehr wieder instandgesetzt.
Der Bahnhof Guerstling behielt dazu zunächst seine Funktion und verfügte noch über einen Wagenladungsverkehr von geringem Umfang. Der Bahnhof Filstroff wurde nicht wieder aufgebaut. Das Eisenwerk Gerlach erhielt aber einen Gleisanschluss, der in der Folgezeit von Bouzonville aus bedient wurde. Die Abwicklung des Zugverkehrs auf dem Streckenabschnitt oblag den Fahrdienstleitern der Bahnhöfe Hemmersdorf und Bouzonville. In den Folgejahren büßte auch der Bahnhof Guerstling an Bedeutung ein. Die Anlagen verfielen in der Folgezeit zunehmend wie auf Aufnahmen etwa auf der Website „Mettyweb“ zu erkennen ist.Erhalten geblieben ist bis heute lediglich das durchgehende Gleis zwischen Hemmersdorf und Bouzonville.
Der Bahnübergang in Guerstling wurde mit einer zugbedienten Sicherungsanlage aus Blinklicht und Halbschranken versehen. Ebenfalls eine zugbediente Blicklichtanlage mit Halbschranken erhielt im Jahr 1964 auch der Bahnübergang in der Siersburger Hauptstraße.
Nachdem in der Volksabstimmung vom 23. Oktober 1955 die Europäisierung des Saargebiets auf Ablehnung traf und das Saarland als zehntes Bundesland zur Bundesrepublik Deutschland kam wurde in Hemmersdorf eine Zollabfertigung eingerichtet. Diese bezog Räume im in Richtung Niedaltdorf gelegenen eingeschossigen Anbau des Empfangsgebäudes. Mit dem 1. Januar 1971 wurden die Zollämter Hemmersdorf und Saarlouis sowie die Zollhilfsstelle Dillingen Schlachthof zum neuen Zollamt Dillingen vereinigt.
Während dieses Zeitraums erhielt der Bahnhof Hemmersdorf ein elektromechanisches Stellwerk. Im Zuge dessen wurden die Formsignale durch Lichtsignale ersetzt und die Weichen erhielten elektrische Antriebe. Durch die Errichtung eines Lichthauptsignals vor Niedaltdorf aus Richtung Guerstling konnte auch das Sperren des Gleises während einer Fahrt eines Personenzuges nach und von Niedaltdorf entfallen, da die Fahrten jetzt auf Signal durchgeführt werden konnten.
Die Güterzüge fuhren in Hemmersdorf nicht mehr durch, sondern hatten während der Erledigung der Zollformalitäten einen Aufenthalt. Konnten Wagen die Anforderungen nicht erfüllten, wurden diese aus einem in Hemmersdorf stehenden Zug ausgesetzt. Gleis 4 wurde Zollgleis. Konnten die Zollformalitäten für ausgesetzte Wagen nachgeholt werden, wurden diese wieder in Züge eingestellt.
Im Jahr 1958 wurde die Strecke zwischen Bouzonville und Dillingen (Saar) täglich von 14 Güterzügen befahren. Diese Züge beförderten im genannten Kalenderjahr 2.678.100 Tonnen Fracht. Hauptsächlich wurden Erze, Eisen und Bleche transportiert.
Von besonderer Bedeutung waren die vom 10. Mai 1971 an aufgenommenen Lieferungen flüssigen Roheisens durch die Dillinger Hütte an die Sollac in Ebange. Das flüssige Roheisen wurde in Torpedo-Pfannenwagen transportiert. Diese 14-achsigen Spezialwagen verfügten über eine feuerfeste Ausmauerung. Sie wiesen eine Gesamtmasse von 300 Tonnen sowie eine Achslast von 21 Tonnen in beladenem Zustand auf. Diese erforderte eine Anpassung des Fahrweges, vorrangig der Brückenbauwerke.
Die hohe Belastung des Fahrweges wurde einerseits durch eine Reduzierung der Höchstgeschwindigkeit auf 30 km/h in beladenem und 50 km/h in leerem Zustand sowie das Einstellen von jeweils zwei zweiachsigen offenen Wagen als Schutzwagen zwischen Lok und beladenem Torpedo-Pfannenwagen bzw. zwischen zwei Spezialwagen zur Reduzierung der Meterlast gemindert.
Die Spezialwagen wurden als Privatwagen mit dem Abschluss der erforderlichen Einstellungsverträge mit der Deutschen Bundesbahn (DB) und der Societé Nationale de Chemins de fer Français (SNCF) für den Verkehr auf der Niedtalbahn bei der DB eingestellt. Besondere Vereinbarungen wurden auch zwischen Dillinger Hütte und DB hinsichtlich besonderer Sicherheitsvorgaben wie auch zwischen der deutschen und der französischen Zollverwaltung zur einfachen Erfassung der Sendungen geschlossen.
Die Züge wurden von der Werksbahn der Dillinger Hütte bereitgestellt und im Bahnhof Dillingen Hochofen von der DB übernommen. Ein Zug bestand in der Regel aus drei Torpedo-Pfannenwagen und sechs Schutzwagen. Dadurch ergab sich eine Nutzlast von 450 Tonnen und ein Bruttogesamtgewicht des Wagenzuges von 1.030 Tonnen. Im Bahnhof Bouzonville erfolgte die Übergabe der Züge von der DB an die SNCF, verbundenen mit einem Triebfahrzeugwechsel. Nach gut drei Stunden Fahrzeit und einer Temperaturreduzierung des Ladeguts um 30 K erreichten die Züge das Fahrtziel. Der regelmäßige Transport von Flüssigeisen endete im Jahr 1985.
Nach dem Ende des Dampflokbetriebes im Bereich der Bundesbahndirektion Saarbrücken mit Ablauf des 29. Mai 1976 übernahmen Diesellokomotiven der Baureihe 290 die Beförderung der Güterzüge auf der Niedtalstrecke. Vereinzelt waren jedoch auch andere Triebfahrzeuge wie diejenigen der Baureihen 260 und 218 anzutreffen. Im Jahr 1982 wurden über die Niedtalbahn 16.700 Wagen mit 765.000 Tonnen Fracht nach Frankreich ausgeführt und 18.375 Wagen mit 824.000 Tonnen Fracht von dort nach Deutschland eingeführt.
Im Jubiläumsjahr 2001 verkehrten auf der Niedtalstrecke noch Blech- und Brammenzüge nach Ebange, der Kalkzug von Dugny sowie zwei Frachtenzüge zwischen Dillingen (Saar) und Thionville. Das Ladegleis in Siersburg wurde zu Beginn der 1990er Jahre abgebaut. Betriebe, wie den Baustoffhandel Reiter, die einen Eisenbahntransport in Anspruch nehmen könnten, sind in unmittelbarer Bahnhofsnähe nicht mehr vorhanden.
Nachdem in den Jahren 1976 und 1977 der Bahnübergang in der Bahnhofstraße eine ebenfalls zugbediente Blicklichtanlage mit Halbschranken erhalten hatte, wurde der ehemalige Bahnhof mit Inkrafttreten des Sommerfahrplans 1977 unbesetzter Haltepunkt, Anschluss Ziegelei und Überholungsgleis wurden zurückgebaut. Wo das Landegleis – hier links des Streckengleises – und das Überholungsgleis – hier rechts des Streckengleises – lagen, findet sich heute teils recht hoher Baum- und Strauchbestand. Das Überholungsgleis war regelmäßig von Güterzügen benutzt worden, die hier eine Zugkreuzung oder Überholung abzuwarten hatten, wie z.B. auf einer Aufnahme aus dem Jahr 1976 auf der Website von Klaus Erbeck zu sehen ist.
In Hemmersdorf blieben die umfangreicheren Gleis- und Signalanlagen noch rund zehn Jahre länger erhalten. Aber auch dort sind heute die Gleise 3 und 4 an der noch vorhandenen, aber teils mit hohen Gehölzen bewachsenen Militärrampe sowie das Ladegleis am Güterschuppen zurückgebaut. Verblieben ist lediglich ein Überholungsgleis, das im Bedarfsfall für Überholungen sowie Zugbegegnungen genutzt werden kann. Dies kam noch gelegentlich vor, wenn der nachmittägliche Leerwagenzug aus Bouzonville, die Kreuzung mit dem nach Niedaltdorf verkehrenden „Niedtalexpress“ oder eine Überholung abwarten musste.
Mit dem Fahrplanwechsel im Dezember 2013 verlor die Niedtalstrecke den Güterverkehr. Sowohl die Brammenzüge, von denen im letzten Verkehrsjahr noch zwei werktägliche Paare gefahren wurden, verkehren ebenso wie der Kalkzug seitdem über Forbach, Saarbrücken und die Saarstrecke zur Dillinger Hütte.
Diese Betriebsführung ist nicht nur mit betrieblichen Mehraufwänden durch den längeren Weg, sondern auch mit zeitlichen Verschiebungen der Fahrzeiten aufgrund der Führung über die mit Zugfahrten deutlich stärker belegte Saarstrecke verbunden. Des Weiteren steht im Falle einer Streckensperrung im Bereich der Saarstrecke keine Ausweichstrecke zur Verfügung.
Flüssiges Roheisen wird von der Dillinger Hütte auch heute noch abgefahren. Allerdings in Richtung des Stahlwerks in Völklingen. Nachdem die DB die Fahrten zwischenzeitig an die Frachtsparte Cargo der Schweizerischen Bundesbahnen (SBB Cargo) abgeben musste, führt Saarstahl die Fahrten durch seine Tochter „saarrail“ durch.
Dazu wurden zunächst elektrische Lokomotiven von der französischen Leasinggesellschaft AKIEM S.A.S., die sich zur Hälfte in der Hand der französischen Staatseisenbahn SNCF und zur Hälfte in der Hand eines Fonds der DWS Group GmbH & Co. KGaA, einem Vermögensverwalter der Deutschen Bank, befindet, angemietet. Mit über 600 Lokomotiven im Jahr 2021 gehört AKIEM zu den größten Vermietern von Lokomotiven in Europa.
Die Anmietung ist zwischenzeitig beendet. Die Saarrail GmbH hat aus Altbeständen der ehemaligen Deutschen Bundesbahn zwei elektrische Lokomotiven der ehemaligen Baureihe 151 erworben. Die Maschinen wurden aufgearbeitet und in den Unternehmensfarben lackiert.
Die sechsachsigen Elloks übernehmen nun die Triebfahrzeugleistungen zwischen dem Hochofen der Dillinger Hütte und dem Stahlwerk in Völklingen. Vereinzelt sind auch baugleiche Lokomotiven anderer Eisenbahnverkehrsunternehmen oder aber eine der leistungsstärkeren Diesellokomotiven der Saarrail GmbH wie die Vossloh DE 18 vor den sog. „Suppenpendeln“ anzutreffen. Neuerdings werden auch moderne Drehstromlokomotiven vor den den Flüssigeisenzügen beobachtet.