In april 1890 opent de Lokaalspoorwegmaatschappij Enschedé-Oldenzaal in het verlengde van de GOLS-lijn Boekelo – Enschede de spoorlijn van Enschede Noord naar Oldenzaal. De lijn eindigt in Oldenzaal even ten zuiden van de spoorlijn Almelo – Salzbergen bij het eigen stations van de EO. Tussen beide emplacementen ligt een verbindingsbaan. Aan deze verbindingsbaan wordt in 1903 een nieuw station in gebruik genomen. Naast de treinen van de EO stoppen hier ook de trams vanuit Losser en Gronau. Tussen Enschede en Losser rijden via Oldenzaal bovendien diverse ’tramtreinen’. Om niet te hoeven kopmaken, is in februari 1918 ten zuiden van Oldenzaal een 800 meter lang verbindingsspoor tussen beide lijnen geopend. Hoewel de tramlijn tot 1936 in gebruik blijft, is de verbindingsboog in oktober 1928 alweer gesloten en enkele jaren later opgebroken. Ondertussen is in mei 1934 het reizigersvervoer tussen Enschede en Oldenzaal gestaakt. De baanvakken tussen Enschede en Lonneker en het baanvak tussen Oldenzaal A.S. en de kalkzandsteenfabriek ten zuiden van de stad blijven geopend voor het goederenvervoer. De resterende drie kilometer wordt opgebroken.
Zowel in Enschede, Lonneker als Oldenzaal heeft de lokaallijn een groot aantal aansluitingen op de lokale industrie. Desondanks sluit NS in mei 1972 het traject Enschede – Lonneker. De spoorlijn is drie jaar later opgebroken. Hoewel het baanvak in Oldenzaal al in de jaren ’60 is ingekort, duurt het tot januari 1987 wanneer ook het laatste deel van de voormalige EO-lijn in Oldenzaal sluit. In juni 1990 is ook dit tracé opgebroken. Op het bedrijventerrein blijft op een enkele plek wat rails liggen.
Nadat de spoorlijn is opgebroken, verdwijnen de sporen van het tracé vooral in Enschede al snel door de uitbreiding van bedrijfsterreinen en woningbouw. Het ruime emplacement van het station Enschede Noord is begin jaren ’90 volledig opgeruimd waarna het terrein is volgebouwd met kantoorpanden. De vuurwerkramp in Enschede zorgt er op 13 mei 2000 voor dat een groot gebied in de stad opnieuw wordt ingericht. Hierbij keert het tracé van de oude spoorlijn terug als centrale as door de wijk. Op het traject wordt de Lonnekerspoorlaan aangelegd. De kaarsrechte weg is aan één zijde ingericht als busbaan. De andere zijde is voornamelijk als fietspad of fietsstraat in gebruik. Aan deze zijden zijn bovendien woningen gebouwd. Aan beide zijden van de voormalige spoorlijn zijn op enkele plekken industriële panden bewaard en opgeknapt.
Tussen Enschede en Lonneker is de voormalige spoorlijn te volgen via een geasfalteerd fietspad met de toepasselijke naam ‘Het Lonnekerspoor’. In Lonneker zelf vormt het voormalige spoorwegtracé voornamelijk te herkennen als groenstrook. Op enkele plekken is het baanvak verhard met een schelpenpad. Op enkele andere plekken is het tracé bij een tuin gevoegd. Het stationsemplacement ter hoogte van de dorpskern is tegenwoordig een groot grasveld met diverse speeltoestellen. Het stationsgebouw is in 1979 gesloopt.
Ten noorden van Lonneker is de oude lokaallijn te volgen als onverhard wandelpad. Het tracé is daarnaast in gebruik als officiële mountainbikeroute. Parellel aan de Nieuwendijk is eind 2007 over een lengte van 30 meter een stuk spoorlijn teruggelegd. Bovendien staat er een dwergsein en een andreaskruis als herinnering aan de spoorlijn. De herlegde rails eindigt op een bewaard spoorbruggetje over een beekje. Bovendien zijn langs het pad ook nog enkele originele, maar onleesbare, hectometerpalen terug te vinden.
Tussen de Oude Deventerweg en de snelweg A1 is de spoordijk na de opbraak van de rails eind jaren ’30 blijven liggen. De vroegere spoorlijn ligt hier parallel aan de Oldenzaalsestraat. In de loop der jaren is het tracé op de meeste plekken echter dichtbegroeid geraakt.
Door de opening van de A1 in 1992, de verbreding van de Enschedesestraat en de aanleg van nieuwe bedrijventerreinen zijn er geen restanten van de voormalige lokaallijn aan de zuidzijde van Oldenzaal te vinden. Dichter bij de stad is het in 1990 opgebroken tracé nog goed te volgen via diverse braakligende stukken grond. Ook is een het industriespoor naar de firma Gelderman blijven liggen. Het voormalige emplacement aan de zuidzijde van het bestaande station van Oldenzaal ligt grotendeels te wachten op een nieuwe bestemming.