Seit 1982 hatten sich Eisenbahnfreunde gefunden, um das „Öchsle“ als lebendiges technisches Denkmal zu erhalten. Der bald gegründete Verein „Öchsle Schmalspurbahn e. V.“ konnte den Landkreis Biberach und die Anliegergemeinden davon überzeugen, die Grundstücke, Gebäude und den Oberbau der Bahn Anfang 1984 zu erwerben.
Ein erster, im Juni 1985 eingerichteter Museumszugverkehr musste nach nicht auszuräumenden Differenzen zwischen den Beteiligten und anstehender großer Investitionen an der Strecke Ende 1991 eingestellt werden. Da die Konzession zum Betrieb der Strecke 1985 jedoch auf zehn Jahre an die damalige Betriebsgesellschaft vergeben worden war, konnte bis 1995 kein neuer Verkehr aufgenommen werden.
Trotz der sehr verfahrenen Situation setzte der Verein seine ganze Kraft in den Erhalt des Öchsle. Da die bisher vorhandenen Fahrzeugen – u. a. 99 594, die polnischen Px48, das „Schweineschnäuzchen und die V 51 902 – für eine Weiternutzung nicht zur Verfügung standen, musste ein neuer Museumszug aufgebaut werden.
Dazu übernahm der Verein 1993 die in den dreißiger Jahren nach Württemberg umgesetzte 99 716 aus Güglingen. Außerdem erwarb der Verein die zuvor nur als Leihgabe in Ochsenhausen befindlichen U 14 (99 7843) und drei zweiachsige Haubendachwagen (ex ÖBB) von der EUROVAPOR. Nach vielen Gesprächen einigte man sich mit dem Landkreis auf die Wiederaufnahme des Museumszugbetriebes ab 1996.
Zur Streckenunterhaltung und als Eisenbahn-Infrastrukturunternehmen wurde dazu 1995 die Öchsle Bahn AG gegründet. An ihr halten der Landkreis Biberach, die Kreissparkasse Biberach und die drei Anliegergemeinden Warthausen, Maselheim und Ochsenhausen Anteile.
Der Verein wiederum gründete als Alleingesellschafter die Eisenbahn-Betriebsgesellschaft Ochsenhausen, welche als Eisenbahn-Verkehrsunternehmen den Museumsbetrieb übernahm. Sämtliche für einen Betrieb notwendigen Fahrzeugbeschaffungen sowie die notwendigen Adaptierungs- und Aufarbeitungskosten mussten vom Verein getragen werden. Dieser erwarb 1995 fünf ehemalige Sitzwagen der Waldenburger Bahn, die es für ein nie realisiertes Bahnprojekt in das österreichische St. Pölten verschlagen hatte, drei davon sind bereits im Betrieb.
Am 15. Juni 1996 konnte schließlich die Öchsle-Museumsbahn erneut eröffnet werden. Da 99 716 aufgrund eines notwendigen Kesselneubaus nicht rechtzeitig zur Verfügung stand, musste dazu von der MaLoWa-Bahnwerkstatt die Lok 10 geliehen werden, welche als 99 4010 den Eröffnungszug zog. Über ausbleibende Fahrgäste, hatte man sich in den Jahren danach nie zu beklagen.
Doch mehrere Fehlentscheidungen und eine zunehmende Überlastung des Vereins führten im Jahre 2000 dazu, dass die einzig vorhandene Dampflokomotive 99 716 während der gesamten Saison 2000 ausfiel und die Züge mit einer Diesellok befördert werden mussten, was starke Fahrgastrückgänge und einen finanziellen Engpass zur Folge hatte. Gleichzeitig wurde durch einen Ölunfall offensichtlich, dass starker Sanierungsbedarf an der Infrastruktur bestand. Aus diesem Grund konnte der Betrieb 2001 nicht wieder aufgenommen werden.
In den anschließenden Wirren des Vereinsgeschehens wurde die U 14 (99 7843) an zwei bei der Jagsttalbahn engagierte Eisenbahnfreunde verkauft.
Im Laufe des Jahres 2001 wurden dann die Voraussetzungen in die Wege geleitet, um den Museumsbahnbetrieb durch zu führen, wie er im Kapitel „Das Öchsle im 21. Jhd“ geschildert ist.