Trafiken på järnvägen mellan Nora och Ervalla togs år 1874 över av den nyöppnade Nora-Karlskoga Järnväg. Från Karlskoga förlängdes järnvägen till Otterbäckens hamn vid Vänern och band på så sätt samman Bergslagens gruvor med Vänern och resten av världen.

Det stora trafikutbudet ledde till stor konkurrens, och mellan Stribergs gruvor och Degerfors järnverk fanns mellan år 1874 och 1905 två parallella järnvägar, vilka som mest låg 7 km ifrån varandra. Konkurrensen gjorde att båda bolagen gick med stor förlust och för att inte båda järnvägarna skulle gå i konkurs köpte 1885 NKJ upp konkurenten, smalspåriga Wikern – Möckelns Järnväg, WMJ.

År 1905 bildades bolaget Nora-Bergslags Järnväg (NBJ) som övertog verksamheten i alla smalspåriga och normalspåriga banor i Nora Bergslag, och den smalspåriga banan mellan Dalkarlsberg och Degerfors nedlades. Samtidigt breddades järnvägen mellan Striberg och Bredsjö från smalspår till normalspår.

Godstrafiken vid NBJ var redan sedan 1800-talet dominerande. Man transporterade bland annat malm, timmer, torv, träkol och sprängämnen. Persontrafiken stod alltid i skymundan, mycket på grund av att NBJ redan på 1920-talet startade sina första egna mycket mer lönsamma busslinjer. 1966 lades all persontrafik ned efter att de sista åren varit neddragen till ett minimum.

Under 1960-talet blev konkurrensen från biltrafiken rejält kännbar för järnvägen. Dessutom rasade trafikunderlaget när gruvorna började stänga på grund av dålig lönsamhet. Det sista malmtåget gick i april 1974, fem år efter att gruvan i Striberg slagit igen verksamheten. Ännu livnärde sig järnvägen på skrot och oljetransporter, men 1976 var ekonomin så dålig att staten blev tvungna att ta över driften. Som statligt ägt bolag levde trafiken kvar ytterligare nio år, men 1985 lades bolaget NBJ slutligen ned och en nästan 130 år lång epok var till ända.