Nach dem Scheitern der Wasserfallenbahn 1874 suchte die Industrie in Balsthal nach anderen Lösungen für den Anschluss an das schweizerische Eisenbahnnetz. Schliesslich wurde die Oensingen-Balsthal-Bahn (OeBB) gebaut. Die OeBB hat am 17. Juli 1899 den Betrieb aufgenommen und ist mit 4 km Streckenlänge die kürzeste Normalspurbahn der Schweiz, die Personen und Güter befördert. Zu dieser Zeit waren in Balsthal bereits die Firmen Tela Papierfabrik und Von Roll Eisenwerke Klus tätig. Beide Firmen hatten schwere Güter zu transportieren und die Strassen waren in einem schlechten Zustand. Aus diesem Grund wurde die Bahn dann auch gebaut und vor allem auch als Normalspur- und nicht als Schmalspurbahn. Die Bahn hatte von Anfang an grosse Existenzschwierigkeiten. Schon Ende der Dreissigerjahre wurde von einem Ersatz durch einen Autobus oder von einer gänzlichen Stilllegung der Strecke gesprochen. Wegen der ständig steigenden Kohlepreisen während der Kriegsjahre wurde die Bahn 1943 elektrifiziert. Im Jahre 1973 entbrannte ein heftiger Kampf um die Kozessionserneuerung. Die Bevölkerung und die Gemeinde Balsthal machten sich aber stark für die OeBB und konnten eine Betriebssicherung des Gemischtverkehrs für die nächsten 50 Jahre erwirken. Die OeBB mit Sitz in Balsthal ist immer noch eine private Eisenbahngesellschaft. Heute fährt die Bahn im Halbstundentakt und wird in Spitzenzeiten von Postautokursen ergänzt. Die OeBB verfügt über viel altes SBB- und OeBB-Rollmaterial und kann damit Nostalgiefahrten anbieten, so etwa den «Roten Pfeil».