Cette gare desservait principalement Marche-en-Famenne, malgré les plus de trois kilomètres de distance. Le tracé de la ligne, conçu à l’économie pour tenir compte du relief défavorable, explique que la gare se trouve à Marloie et non à Marche, pourtant plus importante. La même situation se trouve à Jemelle qui sert de gare à Rochefort.
En 1865, Marloie devient une gare de jonction et Marche-en-Famenne se voit doter d'une gare plus proche située sur la ligne Marloie - Angleur (actuelle ligne 43) qui descend la vallée de l'Ourthe vers Liège.
Cette gare, ainsi que celle de Marche, va permettre d'évacuer la production industrielle, agricole et forestière de toute la région tout en raccourcissant les temps de trajet par rapport à la route. Une grande cour à marchandises et un raccordement à une scierie (qui existe toujours sous le nom de Fruytier Group) se trouvent à Marloie. Bien que distante de son centre, la gare de Marloie est restée la gare principale desservant Marche-en-Famenne et sa région.
Vers la fin de la guerre, le , l'explosion, dans la gare du village, de 450 tonnes de TNT transportées par un train de munitions allemand attaqué par l'aviation alliée, coûte la vie à quarante et une personnes, dont deux Allemands, et fait une centaine de blessés[3], sans parler des dégâts considérables faits aux maisons et bâtiments publics, dont l'église et le couvent de religieuses carmélites.
Elle permet de rallier Ciney, Namur, Bruxelles ainsi que Rochefort-Jemelle, Libramont, Arlon et le Luxembourg (grâce à la ligne 162) tandis que la ligne 43 offre un accès à Liège (en descendant la vallée de l'Ourthe).
Bus
Plusieurs lignes des TEC desservent Marloie, dont 2 lignes express. Un dépôt de bus, aménagé dans l'ancienne gare des tramways vicinaux, se trouve à Marloie.
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