Du coté du matériel, les CFL ont fait un renouvellement de grande ampleur entre 1995 et 2005 

Mises en service en 1998/2001, les locomotives de la série 3000 sont les équivalentes luxembourgeoises des HLE 13 de la SNCB. Bitension 3 kV / 1.5 kV, elles assurent la traction des trains de voyageurs domestiques, ou transfrontaliers régionaux. Affectées également à des services fret, elles touchent régulièrement Thionville et Woippy. Elles assurent également vers le nord, la traction des trains pour Liège.

La poursuite du programme de modernisation des locomotives s’est traduite dans un premier temps, par la location à compter de 2003, de 6 locomotives type BR 185 (BR 185 519 à 524) à Locomotion Capital, ce qui a permis la radiation, des premières locomotives de la série 3600. Mais c’est dans un cadre plus global que CFL réceptionne à partir de 2002, 20 exemplaires locomotives Traxx 4000 de Bombardier.  Ces locomotives doivent en effet, former des ensembles indéformables, avec des rames réversibles Dosto à 2 niveaux, construites à Görlitz par Bombardier. Jusqu’en septembre 2005 85 voitures intermédiaires et 18 voitures de réversibilité ont été livrées. La fin de la livraison des Traxx 4000 permet aux CFL de réaffecter les BR 185 en location sur quelques trains de fret, avant de s’en séparer, en 2005.

Du coté des éléments automoteurs, les CFL ont pris livraison fin 2000 de XX autorails du type A-ter construit par Alstom Reichshoffen. Puis, en 2004, à débuté la livraison de 12 TER 2N NG.Coté fret, c’est chez Vossloh que le renouvellement s’est fait avec l’acquisition de locomotives du type G1000 et G1206. Ce renouvellement de grande ampleur a permis aux CFL de radier le matériel ancien et vieillissant, plus au norme de confort, tant pour les voyageurs, que pour les conducteurs.- Les dernières locomotives 3600 des CFL (équivalentes à nos anciennes BB 12000) ont été retirées du service en janvier 2005- les voitures Wegman ont également quitté la scène ferroviaire luxembourgeoise, quelques mois plus tard.
- les antiques éléments automoteurs électriques des séries 250 et 260, issues des Z 6300 de la SNCF ont été retirées du service en 2005, et pour partie revendue en Roumanie.