В службе корпоративных коммуникаций Московской железной дороги (МЖД), 14 сентября 2009 года президент ОАО «РЖД» Владимир Якунин на церемонии закрытия очередного сезона Новомосковской детской железной дороги пообещал помочь в строительстве нового бытового корпуса со столовой и спортивного зала.
В рамках реконструкции, в сентябре 2010 года на ДЖД прибыл тепловоз ТУ10–002 (Колибри), а также ещё 3 вагона постройки Камбарского машиностроительного завода. Таким образом подвижной состав включает в себя: ТУ10–002, ТУ2–241, ТУ2–126, 5 вагонов модели 48–051 и 6 вагонов Камбарского машиностроительного завода.
В 2010 году проведён капитальный ремонт пути, уложены железобетонные шпалы, немного изменилась схема дороги. Построены две новые станции: «Парковая» и «Исток Дона». Ведется строительство ангаров и нового учебного комплекса на станции «Берёзки». Детская железная дорога оборудована диспетчерской централизацией «Эбилок» канадской фирмы «Бомбардье», оборудование которой позволяет управлять всем движением на ДЖД с одного компьютера. Реконструкция позволила увеличить количество обучающихся до 1000 человек в год.
В 2010 году, коллектив Детской железной дороги стал лауреатом VI национальной общественной премии транспортной отрасли России «Золотая Колесница» в номинации «За заслуги в воспитании и профессиональном обучении молодежи».