1997 bis heute
Historisch und kursbuchtechnisch beginnt die Kahlgrundbahn erst in Kahl (Main), die Züge aus bzw. nach Schöllkrippen sind seit 1997 jedoch fast ausschließlich zum Hanauer Hauptbahnhof durchgebunden, wo mittels der S8 und S9 der S-Bahn Rhein-Main ein direkter Anschluss nach Frankfurt (Main) besteht. Der Rhein-Main-Verkehrsverbund, in dessen Tarifgebiet die Züge bis zum Bahnhof Großkrotzenburg verkehren, führt die Kahlgrundbahn in seinen Fahrplänen als Linie 56.
Vom Fahrplanwechsel am 11. Dezember 2005 bis zum 12.12.2015 wurde der Verkehr von der Hessischen Landesbahn HLB durchgeführt, die nach einer von der Bayerischen Eisenbahngesellschaft und dem Rhein-Main-Verkehrsverbund gemeinsam durchgeführten Ausschreibung im Jahr 2003 den Auftrag zur Bedienung der Kahlgrundbahn für die nächsten zehn Jahre erhalten hatte. Auf der Strecke wurde von Montag bis Freitag ein durchgehender Stundentakt angeboten, am Wochenende – verdichtet durch einige Verstärkerzüge am Samstag – im Zwei-Stunden-Takt gefahren. Jährlich ergab sich eine Betriebsleistung von 300.000 Zugkilometern, die von rund einer Million Fahrgästen genutzt wird.
Die HLB Hessenbahn beschaffte für die Bedienung der Strecke sechs neue Dieseltriebwagen des Typs „Desiro Classic" von Siemens TS. Die mit dem Schriftzug „HLBahn" gekennzeichneten Züge sind in silbergrau, rot und gelb, den üblichen Unternehmensfarben der HLB, gehalten und wurden in der Werkstatt der Butzbach-Licher Eisenbahn – ebenfalls ein Teilbereich der HLB – gewartet.
Mit dem Ablauf des Betriebsvertrags der HLB folgte eine erneute Ausschreibung, aus dieser ging die Westfrankenbahn als neuer Betreiber hervor. Zum Fahrplanwechsel am13.12.2015 wechselte der Betrieb von der HLB zur Westfrankenbahn.
Infrastruktur
Die Infrastruktur (Gleise, Bahnhöfe) der Kahlgrundbahn gehört der in Schöllkrippen ansässigen Kahlgrund Verkehrs-GmbH (KVG), die bis zum Dezember 2005 auch den Bahnbetrieb durchgeführt hat. Die KVG wurde 1952 als Auffanggesellschaft der in Konkurs geratenen Kahlgrund-Eisenbahn AG (KEAG) gegründet und führt seit dem Verlust ihres SPNV-Auftrags für den Bahnbetrieb nur noch Omnibusverkehr in der Region durch.
Die KVG hat 1997 mit einer umfassenden Attraktivitätssteigerung ihrer Stammstrecke begonnen. So wurden der Fahrweg erneuert und für höhere Geschwindigkeiten ertüchtigt, die Bahnhöfe und Haltepunkte modernisiert und behindertengerecht ausgestattet sowie viele Bahnübergänge technisch gesichert. Weiterhin wurden an den Stationen elektronische Fahrgastinformationssysteme installiert, sodass die Kahlgrundbahn über eine S-Bahn-ähnliche Infrastruktur verfügt. Bei 14 bedienten Stationen auf 23 Kilometern liegt der durchschnittliche Haltestellenabstand bei nur rund 1,6 Kilometern.