Hauptleistungen für die von hier eingesetzten Dampflokomotiven war der schwere Güterzug - Streckendienst, wobei der Kohleverkehr die überragende Rolle spielte. Die im Güterbahnhof zusammengestellten Güterzüge mußten zu den Bestimmungsbahnhöfen abgefahren werden, wobei im Gegenzug leere Güterwagen zu den Zechen gebracht wurden.

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Der durchschnittliche Lokomotivbestand betrug 50 Dampflokomotiven. 522 Personale waren 1957 im Bahnbetriebswerk beschäftigt, zu dem auch eine Reparaturhalle für defekte oder untersuchungspflichtige Güterwagen gehörte. Auch in Wattenscheid-Eppendorf bestand eine solche Güterwagenreparatur, die dem Bahnbetriebswerk Bochum-Dahlhausen unterstand. Während des zweiten Weltkrieges mußten vom Bahnbetriebswerk Dahlhausen/R. viele Dampflokomotiven an die Ostfront abgegeben werden. Dafür setzte man sogenannte "Mietlokomotiven" aus Frankreich und Belgien ein.
Die Zerstörung der Staumauer der Möhnetalsperre brachte durch die Flutwelle große Schäden an den Bahnanlagen im Ruhrtal. Beim Rückzug der deutschen Wehrmacht wurden die Ruhrbrücken in Hattingen, Dahlhausen, Altendorf und Steele gesprengt. Dadurch gab es erhebliche Einschränkungen im Eisenbahnbetrieb. Außerdem wurde das Bahnbetriebswerk Dahlhausen durch zahlreiche Bombentreffer zerstört.
Nach Kriegsende herrschte starker Mangel an Kohlen, und trotz der nur notdürftig instandgesetzten Fahrzeuge und Bahnanlagen wurde den Eisenbahnern ungeheure Transportleistungen für das aufstrebende "Wirtschaftswunder" abverlangt.
Mitte der sechziger Jahre konnten im Güterbahnhof Bochum-Dahlhausen täglich noch mehr als 2.000 Güterwagen abgefertigt werden.
Ende der sechziger Jahre war die Kohleförderung im Gebiet der Ruhr unrentabel geworden, und die Zechen wurden geschlossen. Damit war auch der Haupteinsatz der Lokomotiven des Bahnbetriebswerk Bochum-Dahlhausen entfallen, und das Bahnbetriebswerk wurde am 1. August 1969 als selbständige Dienststelle geschlossen und ein Teil der Anlagen zurückgebaut. Die Güterwagenausbesserung wurde 1982 aufgegeben. Die Deutsche Gesellschaft für Eisenbahngeschichte e.V. konnte das Betriebswerksgelände ab 1968 schrittweise wieder in den Originalzustand der Dampflokzeit zurückversetzen.