Devant ce succès commercial, le tronçon d'Orgelet à Arinthod est rapidement réalisé : les travaux d'infrastructure sont menés en 1899-1900, la pose et le ballastage de la voie sont adjugés le 6 décembre 1900.
La livraison du matériel roulant de cette ligne, soit au final deux locomotives, cinq voitures voyageurs et dix-huit wagons de marchandises, permet de soulager le matériel moteur existant. La ligne est ouverte à l'exploitation le 30 juin 1901, et son inauguration a lieu le 7 juillet suivant ; trois allers et retours journaliers sont assurés entre La Bifurcation et Arinthod.
Le succès étant toujours au rendez-vous, le Conseil Général passe alors aux autres lignes réclamées par les populations du département, mais il y a tant de demandes que les débats s'enlisent lorsqu'il s'agit d'accorder une priorité d'exécution à telle ou telle ligne.
Seule la future ligne de Clairvaux à Foncine-le-Haut tire son épingle du jeu, puisque dès le 24 août 1900 le Conseil Général vote l'étude d'une ligne reliant Mouthe au Jura (cette décision fait suite à l'ouverture de la ligne de Pontarlier à Mouthe en 1899, ainsi qu'aux voeux du Conseil Général d'avril et août de la même année, et à une précédente du 27 août 1898 concernant une ligne de Saint-Laurent à la limite du Jura).
Dans un rapport publié en 1901, les Ponts et Chaussées reprennent les trois solutions proposées en avril 1900 (Mouthe à Saint-Laurent, Mouthe à Champagnole par Syam et Mouthe à Champagnole par Sirod), tout en tenant compte des dernières propositions tendant à prolonger la ligne de Saint-Laurent à Clairvaux dans la premier cas.
Seuls deux concessionnaires éventuels sont retenus par le département, MM. Schlumberger & Compagnie (concessionnaire du Pontarlier – Mouthe) et des C.F.V., afin d'éviter la multiplication des exploitants dans le département. Le premier cité est à l'époque prêt à briguer la concession de n'importe quel tracé, alors que les C.F.V. ne sont prêts à accepter qu'une ligne allant de Mouthe à Clairvaux par Saint-Laurent.
Finalement, en juin 1902, la mise à l'enquête d'une ligne allant de Clairvaux à Foncine-le-Haut est décidée, la partie comprise entre Mouthe et Foncine-le-Haut étant laissée à la charge du département du Doubs.
copyright Elie Mandrillon 2005