Le parc pouvait faire l’objet de transferts entre les diverses lignes du réseau de la Drôme en fonction de l’activité, de l’ouverture ou de la fermeture des lignes.
Le parc des engins moteurs était le suivant :
Locomotives vapeur
- Locomotives 030 T « CORPET LOUVET ».
- Locomotives 030 T « PINGUELY ».
- Locomotives 031 T « WEIDKNECHT » dont la n° 1 avait été baptisée « La Montilienne », la n° 2 « La Dieulefitoise’’ et la n° 3 « Le Jabron’’.
- Locomotives 040 T « WEIDKNECHT » portant le n° 11.
Ensuite il y a eu des autorails (voiture automobile sur rail, ou « auto postale ») à vapeur et à pétrole qui ont circulé entre 1904 et 1915 et ont donné satisfaction. - Automotrice « TURGAN ».
- Un autorail « DE DION BOUTON » et un autorail « BERLIET » pour de brefs essais.
La Montilienne à Dieulefit (Weidknecht 030T) coll ROLLE ARMAND 
Inauguration de La De dion Bouton de Montelimar.coll JY Bersio 
Corpet Louvet 030T
La Donatienne coll Mandrillon
En gare de Dieulefit automotrice pétrole et locomotive 
Automotrice Turgan Foy coll JY Bersio
Matériel remorqué
La « Compagnie Internationale pour la Fourniture et construction du Matériel Accessoire pour Chemin de Fer » basée à Saint-Denis, fut chargée de la construction de l’ensemble du matériel remorqué. Il y avait entre autres concernant les voitures voyageurs :
- Voitures à bogies (frein à vis de type Français).
- Voitures à bogies (frein à vis de type Américain).
A partir de 1920, une nouvelle répartition du matériel entre les différentes lignes des chemins de fer de la Drôme a été effectuée : pour la ligne de ‘’Montélimar – Dieulefit’’ la liste du matériel était la suivante:
- 11 voitures de voyageurs (à bogies ou à essieux rigides)
- 2 fourgons.
- 10 wagons couverts.
- 13 wagons tombereaux.
- 20 wagons plats.
- Et également 2 grues roulantes.
Les trains étaient toujours mixtes, c’est à dire composés de voitures de voyageurs (22 places assises) et de wagons de marchandises (couverts, plats, tombereaux). A noter un système d’attelage et tamponnement unique et particulier pour permettre l’inscription dans les courbes de faible rayon.