A lo largo de los años, la línea Caminreal-Zaragoza se ha caracterizado por atender los tráficos de viajeros y mercancías, principalmente entre Zaragoza y Valencia, y en diferentes épocas hasta y desde el País Vasco y Canfranc.
En cuanto al servicio de viajeros, además de los ómnibus, correos o, actualmente trenes regionales que siempre la han recorrido uniendo Valencia y Zaragoza, hay que destacar, ya desde sus comienzos, las relaciones Levante-País Vasco. Al principio mediante trenes “rápidos” de entonces, en los años 50 con los trenes TAF, ya en los 60 con sus sucesores los trenes TER, para quedar finalizada esta relación diurna con los automotores MAN s/592 reformados (plazas de 1ª, 2ª clase y cafetería) en el año 1987. No hay que olvidar, por supuesto, las relaciones nocturnas mediante expresos, principalmente del Expreso “Sol de Levante”, auténtico “buque insignia” de la línea durante años, que dejó de circular en el año 1992. También y durante algunos años y en determinadas épocas ha existido relación directa Valencia-Canfranc e incluso con Francia mediante trasbordo en la frontera aragonesa, cuando ésta se encontraba abierta al tráfico ferroviario.
Respecto a los tráficos de mercancías, la puesta en servicio de la línea Caminreal -Zaragoza se tradujo en un importante aumento en la capacidad del transporte de vino desde Cariñena y la posibilidad de su exportación directa a Francia. La aparición de los vagones foudre supuso un importante avance en la calidad y capacidad de transporte de vino, lejos de las prestaciones que ofrecía el pequeño ferrocarril de vía métrica. Fueron numerosos los bodegueros del Campo de Cariñena los que utilizaron el nuevo ferrocarril para exportar sus licores y vinos a diferentes puntos de España. Desde su apartadero particular en la estación de Cariñena, la bodega de Balbino Lacosta exportaba sus vinos directamente a Port-Bou y Las Campanas, que disponía de toma junto a la estación, conectaba su bodega a los vagones foudre para el transporte de sus vinos a Bilbao y La Rioja.
Por otra parte, también han existido importantes tráficos del Levante al resto de Europa, al principio por la frontera de Canfranc, pero ante la disparidad de tarifas habidas y el riesgo a que las heladas propias del pirineo aragonés pudiesen dañar las mercancías, principalmente cítricos que se encaminaban a través del Canfranc, obligaron a éstas a ser transportadas por la frontera de Irún-Hendaya. Posteriormente se incrementaron estos tráficos internacionales con automóviles y piezas de éstos provenientes de la factoría Ford en Valencia. Otros tráficos que ha tenido la línea han sido trenes de cereales, que con origen en la estación de Ferreruela tenían diversos destinos principalmente Valencia-Puerto, también y hasta hace unos años existió un tráfico de trenes de cemento desde el apartadero-cargadero de Cementos Pórtland, dependiente de la estación de Muel-Mozota, con destinos Teruel y Jaca (Huesca) principalmente. También fueron importantes durante unos años los tráficos de trenes de bobinas de Trasona a Sagunto y desde ésta a la factoría de la General Motors en Grisén (Zaragoza). Progresivamente, a partir de los años 90 todos estos tráficos fueron desapareciendo, siendo encaminados algunos de ellos por rutas alternativas, incrementando notablemente su recorrido. En consecuencia y desde entonces, los tráficos de mercancías de la línea quedaron reducidos a los propiamente originados en ella, con los trenes de arena de Teruel para la factoría de vidrio Verallia en Cuarte. Los trenes madereros que procedentes de Irún y Manresa tienen como destino las estaciones de Mora de Rubielos y Cella respectivamente. También trenes de butano procedentes de Tarragona con destino a la factoría Repsol-Butano en la estación de María de Huerva.