Le matériel ayant circulé ou en service.

Locomotives à vapeur type: 021 du dépot de Tonnerre au début de l'exploitation de la section Les Laumes-Avallon, puis des 120, 121, 130 A et 240 A jusqu'à la fermeture de cette section. 030 "Mammouth" et "Bourbonnais", 140-A, sur la section Avallon-Laroche et Avallon-Nuits-Sous-Ravière, et 242 TA et TC du dépot de Laroche, ces locomotives qui disparurent en 1967 ont été les dernières qui circulèrent sur cette ligne jusqu'à Autun.

Ont circulé des autorails U150 séries X 5500/5800, U300 X3800/4051 "Picasso". Actuellement circulent des E A D du dépot de Nevers plus des E A D modernisées T E R BOURGOGNE de couleur jaune. Les locomotives diesel BB66000 de Laroche assurent les trains voyageurs et marchandises pour la S.N.C.F.

Les C F D utilisent pour leur part des BB 433 de 550cv à transmission hydro-mécaniqueet accouplement des essieux par bielles de 1958 jusque vers le milieux des années 1970. Les dernières BB 71000 à bielles ont circulé jusqu'en 1992, une machine subsiste encore à Autun, garée au dépot en réforme. Puis les BB2000 venant de Grande-Bretagne au gabarit britanique réduit, au nombre de quatre, circulent le plus souvent en UM cabine dans le sens de la marche. Ces machines assurent la remorque des trains fret entre Autun et Cravant et sont entretenues au dépot d'Autun.

Le service voyageur était assuré au temps de la vapeur outre les autorails par des voitures trois pattes modernisées P L M, bacalans, bruhats, plus tard voitures USI, DEV. Actuellement la rame du week-end est composée de 4 DEV B 10 2cl, d'une 1cl Corail A 10, et d'une B 5d2 remplacée par un fourgon Dd 2 depuis peu.

En 2003: Autorail X 72500 triple caisse direct Paris-Avallon, et le train du Vendredi soir est composé maintenant de voitures corail plus tractées par une BB 66000.