Très rapidement des demandes de réouverture de la ligne de Foncine voient le jour, et dès le 26 mars 1940, la société fromagère BEL (la célèbre « Vache Qui Rit ») propose la réouverture du tronçon de Clairvaux à Saint-Maurice aux marchandises. Le préfet refuse, bien que le Conseil Général trouve l'idée intéressante.
Il faut attendre le 5 octobre et la demande de M. Bénier pour qu'il soit décidé la réouverture aux marchandises de la section de Clairvaux à Ilay, qui intervient en décembre 1940. Au-delà de cette gare, la voie, abîmée en avril-mai 1940 par les exploitants forestiers, nécessite de gros travaux de remise en état, qui ne peuvent être envisagés à l'époque, faute de matériel et de personnel.
Pourtant les demandes de réouverture sont nombreuses de la part des habitants pour prolonger le service jusqu'à la halte de Saint-Pierre, voire aux abords de Saint-Laurent. Mais le manque de personnel, de briquettes et de locomotives en état de marche empêcheront ces projets de se réaliser.
Selon un habitant de la région, bien que la ligne n'ait été ouverte qu'au service des marchandises, une voiture voyageurs était néanmoins attelée en queue de convoi pour assurer la desserte de la région. Ces services avaient lieu deux fois par semaine, les mardi et vendredi.
Petit à petit, le service ferroviaire s'étoffe sur Saint-Claude et Orgelet : les trains marchandises sont rétablis à partir du 2 juillet 1940, puis à partir du 16, un aller-retour MV circule entre Lons-le-Saunier et Saint-Claude le samedi. Au 25 juillet le service MV entre Lons-le-Saunier et Saint-Claude est aussi assuré le mardi, et deux AR Lons-le-Saunier – Clairvaux sont assurés le jeudi. Cet horaire devient officiel à partir du 16 août, où un AR entre Lons-le-Saunier et Orgelet est assuré le jour de foire à Lons-le-Saunier.
Dès le 29 mars 1941 ce service est modifié : un AR disparaît entre Lons-le-Saunier et Clairvaux le jeudi au profit d'un MV Lons-le-Saunier à Saint-Claude qui circule tous les jours sauf le mercredi, et d'un MV Saint-Claude à Lons-le-Saunier tous les jours sauf le jeudi. Ce service est modifié au gré des approvisionnements en combustible et en pneumatiques ; il y aura ainsi cinq horaires différents qui se succéderont au cours de cette année 1941.
Le 28 avril 1942, le nouvel horaire prévoit un AR journalier entre Lons-le-Saunier et Saint-Claude, avec en plus un AR supplémentaire entre Lons-le-Saunier et Saint-Claude le samedi et entre Lons-le-Saunier et Clairvaux le jeudi. À partir du 1er juin, un AR supplémentaire entre Lons-le-Saunier et St Claude est assuré le mardi, et au 2 novembre, un trajet entre Clairvaux et Lons-le-Saunier est ajouté le jeudi, et l'AR entre Lons-le-Saunier et Orgelet a dorénavant lieu tous les jeudi.
À partir de 1942, suite à la pénurie de pneumatiques qui affectent considérablement les dessertes routières, les C.F.V. envisagent la réouverture de la section Orgelet – Arinthod. La voie est sommairement remise en état et la remise en service prévue pour l'été 1943. Malheureusement, la pénurie de locomotives en état de marche et de combustible durant cette période bloque ce projet, qui ne sera jamais mis en application.
L'exploitation est notablement perturbée au cours de l'hiver 1941-1942, particulièrement froid et riche en chutes de neige. Dès le 29 janvier 1942, le service est perturbé, avant d'être totalement interrompu sur l'ensemble du réseau dans l'après-midi du 31. Le déneigement, extrêmement long (il est effectué à la main avec le peu de main d'oeuvre disponible l'époque), ne permettra la reprise des trains entre Lons-le-Saunier et Clairvaux que le 5 février suivant, et entre Clairvaux et Saint-Claude seulement le 7 mars, plus d'un mois plus tard.
L'exploitation en zone libre donne lieu à certains passe-droit : ainsi une demande de l'abbé Miny en 1941 (appuyée par l'État français) pour la création d'un arrêt facultatif à Champandré (entre Pratz et Saint-Lupicin), afin de desservir sa colonie de vacances, est rapidement acceptée par les C.F.V. (dont le directeur est un ami de l'abbé), alors que ceux-ci s'étaient toujours opposés à la création de nouveaux arrêts depuis la création du réseau. Cet arrêt fonctionnera durant l'été de 1941 à 1943.
copyright Elie Mandrillon 2005