昭和10（1935）年關刀山大地震發生，當時山線路段肝腸寸斷，鐵軌、隧道、橋梁、站體等都有程度不等的受損，鐵道部研擬出幾種修築方案。原路修復是一個選擇，但由於此路線一直因坡度大、曲率半徑小而不利於列車行駛，修護與改造的程度備受討論；因此也考量另一個方案，直接放棄十六份（今勝興）至后里的路段，建設苑裡豐原新線，竹南到三叉（今三義）則改為支線。最後因經費等因素，仍決定修復既有路線，僅魚藤坪橋另闢新址，以三年310餘萬元、41多萬人次完成復舊工事。

臺中線的復舊工事可分為隧道、橋樑與建築物。12個隧道工程總長5903公尺，有三千餘公尺的隧道，因受損嚴重而以鋼筋混凝土取代源有的磚造結構；7座橋梁修復共2107公尺，魚藤坪橋與內社川橋結構受損而全面改造；苗栗機關庫、銅鑼、大安站等建築物拆除重建。重建後的舊山線未再受到劇烈的損害，民國88（1999）年九二一大地震影響全臺甚鉅，然而當時才剛停駛一年的舊山線卻毫髮無損，一度被討論重啟以應急新山線於地震中的災損。