Si un transport en commun de voyageurs a disparu en 1934 des tronçons Sud, Est et Nord de la Petite Ceinture, il a subsisté jusqu’en 1985 sur le tronçon Ouest dit "ligne d’Auteuil". Ce tronçon a été depuis intégré partiellement à la ligne C du RER.
Mais surtout, la ligne a continué d’être utilisée après 1934 pour le transfert de trains grandes lignes entre les gares du Nord, de l’Est et de Lyon (comme les trains directs de Calais à Vintimille, San Remo, Milan et d’Amsterdam à Vintimille). Ainsi, les derniers trains de voyageurs ayant circulé sur le tronçon Nord de la Petite Ceinture sont les trains de nuit Calais - Bâle, dont le service a cessé en 1985.
Par ailleurs, un important trafic marchandises a subsisté jusqu’en 1992 sur le tronçon Sud et 1993 sur le tronçon Est. En effet, la Petite était dotée de cinq gares de marchandises qui servait à assurer le trafic local parisien : Belleville-Villette (pèrs des Buttes-Chaumont et disparue dans les années quatre-vingt), Charonne-Marchandises (près de la porte de Montreuil et disparue dans les années quatre-vingt), Paris-Gobelins (réaménagée dans les années soixante-dix et aujourd’hui située sous la dalle des Olympiades, dans le 13e arrondissement), La Glacière-Gentilly (dont la moitié a disparu dans les années quatre-vingt et dont le reste va bientôt disparaître, près de la porte de Gentilly) et Grenelle-Marchandises (disparue dans les années quatre-vingt, remplacée par le siège de France Télévision et l’Hôpital Européen Georges Pompidou), ainsi que deux triages : l’Évangile et La Rapée-Bercy (À l’heure où l’on souhaite réduire le nombre de camions circulant dans Paris, on peut s’interroger sur la disparition de ces surfaces pour le transport par rail).
Par exemple, La Petite Ceinture servait à acheminer en 1948 quarante-huit trains par jour et dans chaque sens [1]. La Petite Ceinture servait encore à acheminer en 1963 des trains de marchandises originaires du Nord de la France vers le réseau de la gare d’Austerlitz. À cette époque, les gares marchandises de la Petite Ceinture (Belleville-Villette, Charonne, Les Gobelins et la Glacière-Gentilly) généraient un trafic de 750 000 tonnes, nécessitant la mobilisation de neuf locomotives diesel [2].
La section Sud de la Petite Ceinture fut utilisée pour desservir les usines Citroën de Grenelle jusqu’en 1976 et les abattoirs de Vaugirard, devenus depuis le parc Gorges Brassens, jusqu’en 1979.
Les sections Nord et Est sont équipées d’un signalisation lumineuse (feux). Depuis 1993, la signalisation lumineuse a été éteinte sur la section Est. La section Tolbiac-Bercy est électrifié en 1,5 kV depuis 1950. La section Paris Nord-Évangile est électrifiée en 25 kV depuis le 25 septembre 1978 [3].
Au 1er octobre 1991, la gare des Gobelins, située sous la dalle des Olympiades dans le 13e arrondissement, était desservie par une circulation quotidienne. En 1990, cette gare a reçu 460 wagons de marchandises pour 14 600 tonnes, essentiellement des produits alimentaires et des jus de fruit. L’arrêt de la desserte de cette gare par le rail est intervenue fin 1991. Au 1er octobre 1991, les échanges quotidiens et en semaine de matériels entre les grandes gares parisiennes via la Petite Ceinture représentaient encore 33 trains (marchandises, messageries, matériel voyageurs vide, allèges postales) et 14 machines haut-le-pied [3].
Le tronçon Nord connaît encore aujourd’hui un trafic de service, interne à la SNCF. Il en est de même pour le pont National situé entre les tronçons Est et Sud.
[1] G. Rodier. La p’tite ceinture de Paris. Notre Métier (ancêtre de la Vie du Rail), pp 3-4, n°162, 25 août 1948.
[2] : Ch. Mascret, Le chemin de fer de Petite Ceinture de ses origines à nos jours, revue de l’Association Française des Amis des Chemins de Fer, pp 139-146, numéro 242, mai 1963.
[3] : Bruno Carrière, La Saga de la Petite Ceinture, éditions La Vie du Rail, 1991 pour la première édition, 2001 pour la seconde.