Con la guerra del 15-18 la Roma-Tivoli fu al servizio anche del trasporto dei feriti che, giunti a Roma Portonaccio, venivano trasportati direttamente, senza trasbordo, al forte Tiburtino (opportunamente raccordato alla tramvia). Nel 1920 si registrò un movimento di 138.271 treni.km con 1.064.843 viaggiatori e 524.069 t di merci trasportati; il parco comprendeva 10 locomotive, 40 carrozze viaggiatori e 129 carri merci; il personale impiegato era costituito da 174 agenti di ruolo e 18 avventizi.
Ulteriori progetti, mai realizzati, per la Roma-Tivoli sono l'elettrificazione della linea e una penetrazione in galleria a Tivoli che eliminirebbe il regresso di villa Adriana; viceversa, gli anni 20 passarono senza l’attuazione degli agognati ammodernamenti (elettrificazione della linea e realizzazione di una galleria onde evitare il regresso di VillaAdriana) il che rese la linea ancor più dequalificata e insufficiente.
Gennaio 1933: ultima corsa
Nel 1927 il governatorato di Roma acquistò il servizio urbano della Roma-Tivoli sul tratto Verano-dogana che fu contraddistinto col n.53 e fu gestito dall'ATAG. Il 13 agosto 1928 il Comune di Tivoli deliberò l’elettrificazione della linea d’accordo con la TFE (che aveva capito finalmente l’urgenza di attuare ammodernamenti) ma tale delibera arrivò quando ormai il Comune di Roma aveva già deciso la soppressione del servizio tramviario e la sua sostituzione con una linea di autobus.
L’allora ministro delle comunicazioni, conte Galeazzo Ciano, mise fine alla diatriba scoppiata tra il Comune di Tivoli e quello di Roma; il governatorato riscattò la linea compensando la Società belga con 850.000 lire. L’esercizio fu dato dal 28 dicembre 1928 alla STFER mentre l’ing. Vandeperre restò ancora alla direzione di esercizio fino al suo ritiro, avvenuto nel dicembre 1930, dopo 35 anni di lavoro presso la Roma-Tivoli. Nel 1930 venne presentato il progetto Calzolari per il mantenimento del servizio su rotaia; ma anche questa proposta, come altre, non fu accettata e nel 1930 la STFER decise di affiancare alla tramvia alcune corse di autobus. Il 30 giugno 1931 si giunse alla soppressione del servizio viaggiatori sulla Roma-Tivoli con la conseguente sostituzione della linea servita completamente da autobus. Il gestore non fu più la STFER, mal'ATAG. Restò ancora in piedi il servizio merci fino alla scadenza dei contratti per il traffico con gli stabilimenti raccordati. Una volta scaduti, dal luglio del 1934 la linea fu ufficialmente disabilitata a qualsiasi traffico; rotabili e binari vennero demoliti.
