開業から廃止に至るまで変化が少なかった森松線であるが、その森松線において大きな変化が2度ほど起きている。そのうちのまず1つ目が762mmから1067mmへの改軌である。
1927(昭和2)年、国鉄予讃線がようやく松山まで延伸する運びとなり(*20)、しかもこの予讃線は三津浜経由の路線設定がなされているため、伊予鉄道高浜線は大いにその影響を受けることが予想された。そこで高浜線の改軌・電化計画を決定し、1931(昭和6)年5月1日に電化開業した。これにともない、横河原・森松両線も高浜線との貨物直通の便をはかるために改軌されることとなったのである。
なお、郊外路線のうち、郡中線のみは改軌は高浜線電化から6年も経った1937(昭和12)年に行われた。これは沿線に郡中港という港を持っていたため、高浜経由での貨物輸送需要が低かったためだろう。逆にいえば、国鉄線が松山に到達し、一方で従来からの牛馬車に加えてトラックが登場したことにより伊予鉄道の貨物シェアが低下しているこの時期、横河原・森松線で高浜線からの貨物直通の便をはかったということは、森松・横河原方面においては高浜からの海路を経由しての貨物輸送が相当にあったと思われる。
高浜線は電化とともに複線化するようになっていたので、単線暫定開業という移行措置を取ることにより、難なく改軌を実現することができた。しかし、横河原・森松両線はそれまで使用していた単線路線をそのままに軌間拡幅をはからねばならない。軌道中心線・車両定規・建築定規ともそのままに、軌間のみを拡幅するこの改軌は次のような突貫工事のスケジュールで実施されている。
| 1930(昭和5)年 | 8月 | 20日 | 森松・横河原両線改軌工事認可 |
| 1931(昭和6)年 | 9月 | 1日 | 改軌準備工事(橋梁鉄桁及び開渠改築・架設桁改造)着工 |
| 28日 | 上記工事両線とも完成 | ||
| 10月 | 5日 | 鉄道省による上記工事検査終了 横河原線最終列車通過直後、同線軌間拡張開始 | |
| 6日 | 横河原線初番列車に検査官試乗、軌間拡張完了 | ||
| 11日 | 森松線最終列車通過直後、同線軌間拡張開始 | ||
| 12日 | 森松線軌間拡張完了、初番列車から使用開始 |
保線担当職員総動員の「一夜改軌」。無論、一夜にして13.2kmもの路線(横河原線の場合)を改軌したのは無理のある工事だったようだ。短時間の工事ゆえ犬釘も飛び飛びにしか打てず、2〜3日も走ると線路が「く」の字状に曲がっていたり、15kgレールで犬釘がベースより離れてしまっているので慌てて応急手当に走ったり、というとんでもないエピソードが隠されていたようである(*21)。
一方で車両の改造も進められた。当時、すべて二軸車だった客貨車は1930(昭和5)年6月25日付けで改軌にともなう車軸改造の特殊設計認可(*22)を受け、自社工場で車軸を改軌可能な長軸に変更し、762mmと1067mm両用の車両として改軌準備を施した上で、順次軌間1067mm対応車に改造された。これに対して機関車にはこのような施工は不可能なので、高浜線電化の年の椿まつり臨時輸送修了後から順次改軌工事を施工に着手、高浜線電化により機関車に余裕が生じた時から次々に改造を開始し、施工した。機関車12両・客貨車185両を保有していた当時、機関車4両・客貨車38両を除く車両すべての改軌工事を短期間に行うのには相当な苦労があったであろう。
ちなみに、森松線改軌のきっかけとなる高浜線電化・複線化では、新たに必要となった高浜線のバラストを重信川の河原から採取したという。その際は森松駅から河原まで線路を敷いて建設列車を運転したとのエピソードも残されている(*23)。
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