Pendant une trentaine d’années, de 1903 à 1931, deux fois par jour l’hiver, et trois fois l’été, la locomotive à vapeur de 10 tonnes a tiré ses quatre wagons de marchandises et sa voiture 1e et 2e classes de voyageurs, de Châtillon à Pont de Quart.
Sa voie d’un mètre de large rejoint à Pont de Quart la voie grande ligne PLM.
Châtillon-en-Diois, en 1896, compte 1011 habitants.
Mais on peut, malgré tout, constater une certaine pérennité de l’activité commerciale et artisanale, Châtillon reste un bourg très attractif, à l’offre bien diversifiée, avec foires et marchés très courus.
La lecture des comptes-rendus de conseils municipaux apprend que, dès 1905, les Châtillonnais réclament une prolongation directe du tramway jusqu’à la gare de Die, demande récurrente à chaque Conseil jusqu’à la guerre de 1914-1918.
Le Quartier de la Gare se développe donc de façon significative extra-muros dès les années 1890, au début du projet de train.
En ce qui concerne la Gare proprement dite, ses bâtiments comprennent, outre le logement du chef de station, un réservoir d’eau et un bâtiment abritant une 2e locomotive ; un autre bâtiment cumule les fonctions de halle à marchandises et de gare pour voyageurs. Le chef de station, les deux chauffeurs-mécaniciens, le conducteur, les deux ou trois poseurs de voies sont dénombrés résidents, le plus souvent avec leurs familles, à Châtillon.
À partir de 1920, la Compagnie des Chemins de Fer de la Drôme annonce, de façon de plus en plus impérative, sa fermeture « imminente » qui se produira finalement 10 ans plus tard, au printemps 1931. Elle n’était pas rentable…
Des traces de rails dans les bourgs concernés du Diois sont encore visibles sur certaines cartes postales postérieures à cette « aventure » que bientôt plus aucun « ancien » ne pourra raconter.