Zeit der Landeseisenbahn bis 1938

Beim Bau der Fernstrecken war das Dreieck zwischen der Braunschweigischen Südbahn (damals noch über Börßum Richtung Kreiensen), der Bahnstrecke Hildesheim–Goslar und der Bahnstrecke Hildesheim–Braunschweig frei geblieben. Zur Erschließung dieses Raumes erteilte die Landesregierung 1885 eine Konzession an die private BLE, eine Bahn nach Derneburg und von dort weiter nach Seesen zu bauen und zu betreiben. Sie gewährte Bauzuschüsse, um das Projekt interessant zu machen.

Bereits am 18. Juli 1886 wurde der Abschnitt nach Derneburg eröffnet, zunächst nur im Personenverkehr. Der Güterverkehr wurde am 5. August aufgenommen. Am 17. Oktober folgte die Verbindung vom Bahnhof Hoheweg quer durch Fümmelse nach Wolfenbüttel. Auch diese diente jedoch eher der regionalen Erschließung, waren die größten Städte des Herzogtums doch bereits seit 1838 mit der heutigen Bahnstrecke Braunschweig–Bad Harzburg direkt verbunden. Bis 1889 folgte die Verlängerung nach Seesen. Bis in die 1930er Jahre war die Strecke eine Nebenstrecke in einem ländlichen Raum mit geringem bis mittlerem Verkehrsaufkommen. Lichtenberg mit der Burg auf dem Salzgitter-Höhenzug war Ziel von Ausflügen.

Umbauten 1938 bis 1954

Um den neuen Industriekomplex mit der heutigen Salzgitter AG erschließen zu können, verstaatlichte die damalige Reichsregierung 1938 die BLE. Auch die Schuntertalbahn Braunschweig–Fallersleben, eine weitere BLE-Strecke, war für den Ausbau vorgesehen, um das Volkswagenwerk bei Fallersleben anzubinden.

Ab 1938 fuhren die Personenzüge in den damaligen Hauptbahnhof Braunschweig.

Es wurde die Bahnstrecke Leiferde–Salzgitter-Bad als neue, gradlinige Verbindung von Leiferde an der Bahnstrecke Braunschweig–Wolfenbüttel nach Drütte gebaut (Strecke 1920), die die alte BLE-Trasse nördlich von Drütte im Durchgangsverkehr nach Braunschweig ersetzte. Auch Wolfenbüttel wurde mit einer geradlinigeren Streckenführung nördlich von Fümmelse neu angeschlossen. Bald darauf unterbrach der Krieg den weiteren Ausbau.

Nach dem Krieg stand einer gut ausgebauten Nordosthälfte Braunschweig–Drütte ein ländlich trassierter Westabschnitt Derneburg–Drütte gegenüber, der Industriestandorte und neue Wohngebiete mit einem Umweg nach Süden umfuhr. Daraufhin wurde auch der Abschnitt von Drütte bis Lichtenberg über Watenstedt und Lebenstedt neu trassiert und deutlich verkürzt (Strecke 1923). Bis Watenstedt, mit Anschluss der Hüttenwerke, wurde der Verkehr am 17. Mai 1953 aufgenommen, ab dem 28. November 1954 fuhren die Züge von dort über Lebenstedt nach Lichtenberg weiter. Ab dort nutzten sie weiterhin die BLE-Trasse. Die Strecke über Barum und Heerte verlor am selben Tag den Personenverkehr und diente allenfalls noch als Anschluss.

Rückzug ab Ende der 1950er Jahre

Bereits 1959 wurde der Wolfenbütteler Ast aufgegeben, von Wolfenbüttler Seite existierte ein Teil der Strecke noch als Werksanschluss der Landmaschinenfabrik Welger. Der Rest der Verbindung hielt sich bis in die 1980er Jahre, wobei der Verkehr, insbesondere westlich von Lebenstedt, immer weiter zurückging. Unter Eisenbahnfreunden war die Strecke als einer der letzten Einsatzorte der Dieseltriebwagen der Baureihe VT 08 überregional bekannt.