A seguito della Legge 15 luglio 1906, n. 324, che approvava "le Convenzioni pel riscatto delle strade ferrate Meridionali", la linea fu riscattata dallo Stato italiano ed entrò a far parte della rete delle Ferrovie dello Stato.
La trazione elettrica, in corrente continua alla tensione di 3 kV, venne attivata il 4 giugno 1980[3].
Il 14 settembre 1997 venne attivato il raddoppio in variante di tracciato fra la stazione di Gioia del Colle e la progressiva chilometrica 83+892, comprendente la nuova fermata di Castellaneta e il Posto di Movimento di Grottalupara; sul vecchio tracciato vennero abbandonate (in ordine di disposizione verso Taranto) le stazioni di Coratini, Mottola-San Basilio, Castellaneta Campagna e Castellaneta Città [5][6].
Il 20 dicembre 2004 venne attivato il raddoppio fra Acquaviva delle Fonti e Gioia del Colle[7].
Il 27 maggio 2007 venne attivato il raddoppio fra Palagiano e Bellavista[8].
Il 22 giugno 2008 venne attivato il raddoppio in variante di tracciato fra la progressiva chilometrica 83+892 e la stazione di Palagiano, comprendente la nuova stazione di Palagianello[9].
La linea è una ferrovia a doppio binario, interamente elettrificata a 3000 volt in corrente continua. Vi circolano quasi tutte le tipologie di treni, dai regionali agli Intercity e Frecciarossa, oltre a treni merci. La velocità massima percorribile è di 200 km/h, la velocità di linea è tra i 130 e i 150km/h[13] in piena linea.
La ferrovia è collegata alla ferrovia Jonica nei pressi del Bivio-P.C. Metaponto provenendo da Taranto per Reggio Calabria e Potenza e sempre con essa nei pressi di Bellavista innestandosi sulla Jonica nei pressi del P.M. Cagioni (Zona Industriale di Taranto). I principali nodi di interscambio sono nelle stazioni di Bari, Gioia del Colle e Taranto (quest'ultima rispettivamente per Reggio Calabria, Potenza, Battipaglia, Brindisi e risalita verso Bari attraverso la ferrovia della consociata FSE).
Sviluppo delle ferrovie italiane dal 1839 al 31 dicembre 1926, Roma, Ufficio Centrale di Statistica delle Ferrovie dello Stato, 1927. Vedi Alessandro Tuzza, Trenidicarta.it, 1997-2007. URL consultato il 23 gennaio 2012.
