En 1901, la fusión del Ferrocarril del Norte de Detroit y Lima y el Ferrocarril del Sur de Ohio formaron el Ferrocarril del Sur de Detroit. Esta compañía fue comprada en ejecución hipotecaria el 1 de mayo de 1905 por Harry B. Hollins & Company de Nueva York, que la reincorporó en el estado de Michigan bajo el nombre de los ferrocarriles de Detroit, Toledo y Ironton.
El presidente de Detroit Southern, Samuel Hunt, permanecería como presidente del ferrocarril reorganizada, pero murió repentinamente el 15 de mayo de 1905. George Miller Cumming, un abogado de la ciudad de Nueva York que anteriormente fue primer vicepresidente de Erie Railroad Company y El ex presidente de la junta del ferrocarril de Cincinnati, Hamilton y Dayton, fue elegido presidente en junio y sirvió durante un mes. F. A. Durban fue elegido presidente en julio, pero renunció en noviembre y fue reemplazado por Eugene Zimmerman. Cumming y Durban continuaron sirviendo como oficiales bajo la presidencia de Zimmerman.
El DT&I se declaró en quiebra en 1908, pero se mantuvo solvente hasta que fue adquirido por Henry Ford en 1920. Ford reconoció la importancia estratégica de la línea para su negocio de automóviles; la línea conectaba Dearborn, Michigan, con todas las principales líneas de ferrocarril este-oeste en el Medio Oeste. Esto le dio a Ford control directo sobre los envíos de materias primas y productos terminados hacia y desde sus fábricas en Dearborn. Bajo la dirección de Ford, la línea prosperó. En palabras de un historiador posterior, "la línea se transformó de una raya de óxido en una operación extremadamente eficiente y rentable, algo que rara vez se verá en este país". Ford rastreó dos veces las líneas principales del área de Detroit e hizo un trato con los trabajadores para que cuidaran mejor el equipo a cambio de salarios inusualmente altos. Además, Ford financió la compra de nuevos equipos. Para el tren diario Detroit-Bainbridge, Ohio, el DT&I compró un par de "doodlebugs"; para el servicio intensivo de carga en el área de Detroit, la línea se electrificó hasta el astillero Flat Rock. Ford esperaba electrificar toda la línea, y desde allí un intercambio con el Virginian, pero electrificado a 22 kV 25 Hz AC, el voltaje incorrecto para equipos interoperables (el Virginian electrificado a 11 kV AC). Los mástiles de catenaria de hormigón de los años eléctricos sobrevivieron durante décadas después de la des-electrificación, ya que se consideraba demasiado costoso demolerlos; algunos permanecen hoy. en 1929, Ford vendió la línea a una subsidiaria del ferrocarril de Pensilvania después de disgustarse con lo que consideraba interferencia y exceso de regulación de la Comisión de Comercio Interestatal. En 1930, el ferrocarril se des electrificó a favor de los equipos estándar.
La línea funcionó como una subsidiaria independiente del ferrocarril de Pensilvania desde 1929 hasta 1970. En 1955, la línea reemplazó sus locomotoras de vapor por locomotoras diesel. El DT&I se basó exclusivamente en locomotoras diesel construidas por General Motors Electro-Motive Division. Las nuevas locomotoras diesel fueron pintadas de color naranja brillante durante este período, aunque el diseño y la ubicación específicos del logotipo del ferrocarril variaron con el tiempo.
En 1968, la empresa matriz de DT&I, el Pennsylvania Railroad, se fusionó con su rival de toda la vida, el New York Central Railroad, para convertirse en Penn Central, que se declaró en bancarrota dos años después y vendió el DT&I a inversores privados. En 1980, el DT&I fue adquirido por el Grand Trunk Western Railroad (GTW). Bajo el GTW, las locomotoras DT&I fueron pintadas con la librea roja y azul del GTW, pero conservaron el logotipo DT&I. En diciembre de 1983, el DT&I fue completamente asimilado en el GTW.