- en 1898, la voie est dédoublée entre Neuchâtel et Auvernier.
- quatre nouvelles stations et haltes sont mises en service : Champ-du-Moulin en 1879; Neuchâtel-Serrières en 1890; Bôle en 1895; Les Bayards en 1903.
- reconstruction des bâtiments aux voyageurs suivants : Boveresse en 1882; Travers en 1884; Noiraigue en 1891; Auvernier en 1895; Les Verrières en 1897; Couvet CFF en 1899.

Durant la première guerre mondiale, le trafic est totalement interrompu par le point frontière des Verrières de 1915 à 1918.

Après le traité de Versailles, le 22 avril 1918, le trafic international franco-suisse devait prendre un essor réjouissant. Le train de nuit qui reliait Paris à Berne, Interlaken et Brigue par le Val-de-Travers et Neuchâtel, comportait des voitures-lits et une voiture-restaurant.

Durant la deuxième guerre mondiale, le trafic fut à nouveau totalement interrompu entre 1939 et 1945 entre Les Verrières et Pontarlier.