Destinée à relier au plus court les Hautes Alpes à la vallée du Rhône, cette ligne a connu une hausse du trafic en période hivernale à partir des années 60 avec le développement des sports d'hiver.
Le rôle de la ligne comme lien entre les Hautes Alpes et la vallée du Rhône a été accru suite à l'ouverture de la LGV Méditerranée (LN 5) en 2001, certains trains étant prolongés jusqu'à la nouvelle gare de Valence TGV.
Les locomotives à vapeur de la Compagnie du PLM étaient entre autre des 230 "Coupe Vent", remplacées dans les années 30 par des 141 C et 242 CT. A partir de 1942, ce furent des 141 E qui prirent leur relève.
Les locomotives Diesel furent introduites vers 1960, avec les premières 040 DG du dépôt de Portes-lès-Valence, qui devinrent ensuite BB 66000 et mutées à Nîmes. Elles furent remplacées par des BB 67000 puis 67300 et 67400, ces deux dernières séries assurant la majorité du trafic voyageurs en rames tractées, des CC 72000 pouvant également être présentes. Le train de nuit, dernier à être assuré par les BB 67300 / 67400, a vu l'arrivée des BB 75300 en 2015.
Du côté des autorails, des engins Decauville (futurs X 52000 et X 52100 SNCF) furent utilisés dès les années 30, rejoints dans les années 50 par des X 2400 puis, à la fin de cette décennie par des X 2800. Les engins plus anciens furent remplacés par des X 4500 au milieu des années 60, puis des X 4900 au milieu des années 70.
Les X 2700 RGP furent surtout présentes à partir des années 80, coïncidant avec leur modernisation. Elles évincèrent toutes les séries précédentes d'autorails et permirent le renforcement de la desserte TER, leur puissance étant bien adaptée aux rampes de la ligne.
Au tournant du millénaire, X 72500 (PACA ou Rhône Alpes) & 73500 (Rhône Alpes) furent introduits, suivis par des B 81500 à la fin de cette décennie. Les vitesses limites pour ces autoraisl sont :
De | à | Autorails |
Livron | Crest | 100 |
Crest | Km 32 | 90 |
Km 32 | Km 49,6 | 80 |
Km 49,6 | Km 55,2 | 60 |
Km 55,2 | Km 67,4 | 90 |
Km 67,4 | Km 75,6 | 40 |
Km 75,6 | Tête côté Livron du Tunnel du Col de Cabre | 80 |
Tête côté Livron du Tunnel du Col de Cabre | Aspres-sur-Buëch | 90 |
Le Km 0 se situe en gare de Livron.