Les journées révolutionnaires de 1848 ont aggravé la situation de la compagnie dont le cours de l'action est descendu jusqu'à seulement 100 francs.
Au surplus, il avait été compris que la construction de la ligne irait de pair avec celle de la ligne Paris - Lyon. Or, au 1 juillet 1848, la section de Paris à Tonnerre n’est pas achevée obérant ainsi la survie de la compagnie de Montereau à Troyes. Face aux transbordements à Montereau, pourtant organisés par la compagnie, pour transporter les voyageurs vers le coche d’eau en direction de Paris, ceux-ci préfèrent pourtant la diligence au chemin de fer pour rejoindre Paris à partir de Troyes. Ce n’était pas la seule explication ; par manque de réglementation dans l’exploitation, la ligne eut à subir plusieurs déraillements décourageant d’autant les voyageurs et le transport des marchandises.
Face à cette situation difficile, la compagnie obtint du ministre l’autorisation, en décembre 1848, d’exploiter la section Montereau - Melun de la ligne Paris - Lyon.
Par suite, la compagnie assura du 3 janvier au 11 août 1849 des circulations entre Troyes et Melun et, grâce à une entente avec le chemin de fer de Corbeil et avec des coches d’eau, elle établit des correspondances afin d’assurer aux voyageurs un transport continu entre Troyes et Paris. Pour son exploitation, la compagnie avait commandé, en septembre 1845, des locomotives et des tenders au constructeur Alfred Hallette d’Arras (fils d’Alexis Hallette et gérant de la société en commandite « Alfred Halette et compagnie » créée en avril/mai 1845) ainsi que des voitures dont le châssis et la caisse furent construits par des charrons et carrossiers à Troyes.
Le 12 août 1849, la compagnie du Paris - Lyon ouvre à l’exploitation la section de Paris à Tonnerre. Les voyageurs peuvent désormais de rendre de Troyes à Paris mais avec transbordement à Montereau, les marchandises sans transbordement. Jullien, le directeur du Paris - Lyon refuse, pour des raisons de sécurité liées à la différence de construction du matériel des deux compagnies, la circulation de trains ou de voitures directes entre Troyes et Paris. Tout juste accepte-t-il la circulation d’un fourgon pour le service des bagages et des messageries entre les deux terminus mais sous la surveillance du personnel de la compagnie Montereau - Troyes qui effectuera, à Paris, les opérations d’enregistrement et de livraison. L’entente entre une compagnie chargée d’un embranchement et la compagnie de la ligne principale était impossible.
La compagnie avait déjà envisagé, en 1846, un prolongement vers Chaumont, Langres et Gray ouvrant, au-delà, des relations avec la vallée du Rhône et l’Alsace. Ce projet devenait d’autant plus urgent que la ligne de Blesme à Saint-Dizier avait été autorisée par la loi du 21 juin 1846 (concédée en mars 1852 – ouverte en février 1854) et qu’il y avait tout à craindre qu’elle ne tombe dans l’escarcelle de la Compagnie du chemin de fer de Paris à Strasbourg, ce qui se réalisera en 1853.