Fahrzeugeinsatz:
Am Anfang bewältigten preußische T 3 den gesamten Verkehr auf der Strecke. Später wurden im Personenverkehr die Baureihe 91 (T 9.3) und im Güterverkehr die Baureihe 54 (G 5.3) eingesetzt. Ab 1935 war im Bahnhof Malente eine Kleinlok beheimatet. Diese fuhr bei Bedarf nach Lütjenburg und bediente bis 1942/43 auch den Gleisanschluss nach Neuhaus. Im Sommer 1944 war das die Kb 4107 (spätere 323 412-7) BMAG 1933, Fabrik Nr. 10158. Diese schied am 31.12.1993 (mit drei weiteren) als letzte Altbaukleinlok der Deutschen Bundesbahn aus. Nach 1945 war die Lokbeheimatung in Malente wieder vorbei. Zu der Baureihe 91 gesellten sich noch die Baureihen 74 (T 11) und 92 (T 13) hinzu, welche sich bis in die 50er Jahre auf der Strecke hielten. Die Lokomotiven gehörten zum Betriebswerk (Bw) Kiel, wobei Lütjenburg Lokeinsatzstelle war. Den letzten mit Dampflok bespannten Personenzug zog am 22. Mai 1954 die 74 786.
Zum Beginn des Sommerfahrplans am 23. Mai 1954 änderten sich die Fahrzeuge und das Einsatz Bw. Im April 1954 sind die Triebwagen VT 95-9351 und 9352 fabrikneu an das Bw Lübeck geliefert worden. Mit den schon seit 1952 in Lübeck eingesetzten Fahrzeugen VT 95-92 12 - 9216 übernahmen sie die Leistungen von Dampflokbespannten Personenzügen u. a. auf den Strecken Lübeck - Eutin, Eutin - Neustadt/Holstein und Malente Gremsmühlen
Später folgten auch die VT 98 mit VS (Motorwagen mit Steuerwagen), zum Teil auch als dreiteilige Einheit VT, VB, VS. Zum Sommerfahrplan 1975 übernahm das Bw Buchholz die Lübecker VT Leistungen.
Im Güterzugdienst wurde die Baureihe 50 vom Bw Flensburg (gefahren mit Personalen vom Bw Neumünster) eingesetzt, welche in den 70er durch die Baureihe 211/212 (V 100) vom Bw Lübeck ersetzt wurden. Bei Bedarf fuhren auch Köf II und III aus Eutin nach Lütjenburg. Anfang der 80er fuhr dann noch die Baureihe 218. Und in den letzen Jahren wurde der Verkehr mit der Baureihe 360/361 (V 60) bewältigt. Um 1953/54 fuhren die ersten Militärzüge nach Lütjenburg. Zunächst nur die Alliierten, später dann auch die Bundeswehr. Damit die schweren Militärzüge überhaupt über das Kossauviadukt fahren konnten, musste dieses mit einer Betonhülle verstärkt werden. Bis Anfang der 60er Jahre wurden die Militärzüge mit Dampflokomotiven der BR 50 befördert, die Dampfloks wurden durch Dieselloks der Baureihen V 200, V 200.1 später dann die V 160 , V 100 und Baureihe 218 abgelöst. Einige beladene Züge waren so schwer, das sie sich festgefahren haben. Die Züge mussten dann zum Teil auch mitten auf der Strecke geteilt werden. In den ersten Jahren diente eine kleine Kopframpe mit nur einem Gleis für die Verladung. Als in den 60er Jahren die Strecke mit Natogeldern modernisiert wurde, bekam Lütjenburg drei Kopf- und zwei Seitenrampen.
Reisezugwagen:
Im Bahnhof Lütjenburg waren bis in die 40er/50er Jahre Reisezugwagen beheimatet. Am 15. Mai 1935 sind es folgende Wagen:
Wagentyp: BC3i
Musterblatt: BC3i Pr 93 (Blatt I 3 2. Auflage)
Anzahl: 2
Wagennummer: 37588, 37727

Wagentyp: Ci
Musterblatt: Ci Pr 99b (Umbau aus BCi Pr 91)
Anzahl: 1
Wagennummer: 90272

Wagentyp: CCitr
Musterblatt: CCitr Pr 05b (Blatt B h 13)
Anzahl: 3
Wagennummer: 92331, 92346, 92347

Wagentyp: C3itr
Musterblatt: Bi C3itr Pr 18 (Blatt 17 3. Auflage)
Anzahl: 1
Wagennummer: 96143

Wagentyp: Pwi 3i
Musterblatt: (alt 3101) = 115 872 = Pw3i Pr 90
Anzahl: 1
Wagennummer: 91519

Wagentyp: Ci Post
Musterblatt: Deike 1886, Skizze nicht zu ermitteln
Anzahl: 1
Wagennummer: 099004, ex 1768, wurde DRG 099921
Und so sah ein Personenzug im Jahr 1935 aus:
Zugnummer: 1442, 2. und 3. Klasse
Zugbildung: 1 Ci, 1 CCitr, 1 BCi, 1 Cipost, (112 t),
Zuglok: Baureihe 91
Laufweg: Eutin (ab 8:01 Uhr) - Lütjenburg (an 8:41 Uhr)