Fontos volt betartani a határidőt, hiszen 1949 nyarán tartották a II. Világifjúsági Találkozót (közismert nevén a VIT-et), méghozzá Csillebércen. Nemcsak a hazai, de a külföldi vendéggyerekek is élvezhették az úttörővasúti utazást. Az Úttörőváros és a hozzá vezető vasút propagandahatását is figyelembe kellett venni. Az ideiglenes végállomáson, a történelmi levegőjű Ságvári-ligeten (a terveken még és ma már ismét Szépjuhászné) gyönyörű új park várta az érkezőket.

A második szakasz átadásával az Úttörővasút építési munkálatai nem álltak meg, 1949. augusztus 1-jétől már a harmadik, 4,6 km-es pályaszakasz építéséhez láttak hozzá. Műszaki kivitelében ez a szakasz bizonyult a legnehezebbnek, elsősorban a nagy szintkülönbség miatt. Míg az első szakaszon a megengedett legnagyobb esés 20‰-es volt, addig a második szakaszra ezt az értéket fel kellett emelni 30‰-re, s a Hárshegy és Hűvösvölgy állomások között a legnagyobb esés elérte a 34‰-et (3. ábra). A vasút vonalhosszának jelentős csökkentése érdekében a Hárs-hegy oldalában a Hárshegy állomás és a Hűvösvölgy végállomás között a hegyben egy 198,5 m hosszú, ún. fordító alagutat építettek, amely lehetővé tette a vasútvonal hegyi szerpentin szakaszán annak patkó alakban, több mint 180˚-os szögben való visszafordítását. A vasútvonal nagy esése miatt felmerült a vasút villamosításának ötlete is. 34‰ körül van a felső határa a normál gőzüzemű mozdonyok közlekedtetésének, nemcsak a tapadó súrlódás miatt, hanem a kazán kialakítása miatt is (lásd fogaskerekű vasút ferde kazánnal épített mozdonyait). A vasutat végül nem villamosították, de az alagutat már úgy képezték ki, hogy a vasút esetleges későbbi felsővezetékének is legyen benne hely.

Újabb esztendő elteltével, 1950. augusztus 19-ére elkészült és 20-ától a nagy­közönség is használhatta a befejező szakaszt a Hűvösvölgy végállomásig. Az új szakaszon egy állomás, a Hárshegy állomás és egy megálló, a Kis-Hárshegy megálló készült (a Kis-Hárshegy megálló alig élt meg három esztendőt, kis forgalma miatt 1953-ban megszüntették). A Hárs-hegy alatt épült alagútban a vasút visszakanyarodott, és a hegyről leérve egy vasbeton ívhídon (4. ábra) haladt át a Nagykovácsi út felett, majd megérkezett a kétszintes Hűvösvölgy végállomásra. Innen pár perces sétával el lehetett érni a hűvösvölgyi villamos végállomását.

A vasút első szakaszának jelző- és biztosítórendezése már úgy készült, hogy később egy második sínpár is épülhessen, s így külön pályás kétirányú forgalmat lehessen lebonyolítani. A második és harmadik szakasznál már letettek a kétvágányú vasút megvalósításáról, így a szemben közlekedő szerelvények csak az állomási kitérőkön kerülhetik el egymást. A forgalom ma sem indokolja a kétvágányos megoldást, a kirándulók még örülnek is az állomások kitérőiben az egy-két perces várakozásnak, így tovább élvezhetik az utazás élményét. Forgalomba helyezésekor a vasút harmadik szakaszára is – ezzel már az egész pályára – 20 km/h maximális sebességet engedélyeztek. A teljes menetidő a két végállomás között 45-55 perc, a kitérőkben várakozástól függően.

A harmadik szakasz megépültével elkészült a Széchenyi-hegyi Úttörővasút teljes pályája. A 11,2 km hosszú vasútvonalnak hét állomása és két megállója volt (2. táblázat).

1987-ben a forgalom – stagnálás és visszaesés után – növekedésnek indult. Az erőteljes sínkopások és az ágyazat stabilitásvesztése miatt több siklásos baleset történt. Ennek elkerülésére a MÁV Pálya­építési és Fenntartási Osztály vezetése elhatározta a sínek nagyobb szelvényre cseréjét, és már ekkor felmerült a keskeny nyomtávolságú aláverő gép elkészítésének gondolata a zúzottkő ágyazat hatékony tömörítése céljából. Az eredetileg i jelű 23,6 kg/m sínnel épült faaljas felépítményt, vasbeton aljas C jelű 34 kg/m felépítményre tervezték cserélni. A tervezés elkezdődött, ami kisebb ívkorrekciókat és alépítmény-javítást is magában foglalt. Herédi Béla, a MÁV Budapesti Igazgató­ság vonalbiztosa külföldi útja során a Né­met De­mok­ratikus Köz­társaságban ta­pasztalta, hogy az ottani hasonló úttörővasút sínjeit a német szabvány szerinti S 49 rendszerű sínre cserélték. Hazajőve a 48 rendszerű sínre történő cserét javasolta. Javaslatát elfogadták, és csakhamar megkezdődött a sínhez a kitérők tervezése és gyártása.

Az átépítés több ütemben készült, és a forgalom fenntartása érdekében átmeneti síneket gyártottak és építettek be egy-egy szakasz átépítésekor a régi pályához csatlakozásnál. Külön gondot jelentett a 48 rendszerű sínek meghajlítása, mivel a nagyvasúton ezeket 60 m sugarú ívben még nem építették be. A sínek szállítása nagyvasúton nem okoz nehézséget, mert akár 120 m hosszú sín is szállítható úgy, hogy a szerelvény haladása közben azok beállnak az ívbe. Itt jóval rövidebb sínek szállítása vált szükségessé, ami mégis nagy nehézséget okozott. Mint a bevezetőben említettük, ez a keskeny nyomtávolságú vasút sehol nem csatlakozik nagyvasúthoz, emiatt a sínek szállítását közúton kellett megoldani. A 12 vagy 24 m hosszú szállítmány közúti szállítása sem egyszerű feladat.