La linea fu interessata sin dall'inizio da un intenso traffico vicinale e turistico, a cui si sommava l'intensissimo traffico nella tratta urbana, effettuato con mezzi tranviari.
I problemi per la linea iniziarono negli anni sessanta, quando l'aumento del traffico automobilistico rese difficile la convivenza dei treni sulla sede stradale. Pertanto, dal 1º gennaio 1965 fu soppresso il servizio urbano di Lugano, sostituito da un'autolinea dell'azienda dei trasporti municipale, precipitando la LCD in una grave crisi a causa della riduzione degli introiti (i viaggiatori passarono da 1.064.807 nel 1964 a 475.164 l'anno successivo). La tratta urbana continuò comunque ad essere percorsa dai treni extraurbani. Dal 27 settembre 1967, a causa dei problemi viabilistici, il capolinea luganese fu arretrato in piazza Indipendenza, abbandonando la stazione sul lungolago, che fino ad allora aveva consentito un comodo interscambio con la navigazione lacuale, apprezzato soprattutto dai turisti.
Il 7 giugno 1969 la LCD fu assorbita dalla LT, che gestiva la ferrovia Lugano–Tesserete da poco sospesa; la LT, che mutò ragione sociale nel 1971 in Autolinee Regionali Luganesi (ARL), decise la chiusura della ferrovia e la sua sostituzione con un'autolinea.
Le ultime corse ferroviarie furono effettuate il 30 maggio 1970.
La linea, a scartamento metrico, era lunga 7,834 km, di cui i primi due in sede stradale e il resto in sede propria. La linea era elettrificata a corrente continua alla tensione di 1.000 V; la pendenza massima era del 40 per mille.
Parco rotabili
All'apertura la LCD possedeva quattro motrici a due assi, due rimorchiate (di cui una "giardiniera") e di un carro merci aperto (utilizzato talvolta per il trasporto dei passeggeri). Tra il 1943 e il 1948 le motrici della dotazione originaria vennero modificate con l'installazione di un truck a tre assi orientabili e del comando multiplo, di cui venne dotata anche la motrice Be 4/4 9, acquistata nuova nel 1955.
