三河川合 - 天竜峡間は三信鉄道によって開通した。鉄道会社が設立されたのは、鉄道が投機の対象となっていた1927年であり、路線測量はその翌年4月から開始された。測量には、アイヌ民族の測量士で山地での測量技術に長けた川村カ子トらが高給で招聘されて従事した。ところが、1929年には昭和恐慌が起こり、経済情勢が急変。だが、筆頭株主が東邦電力と天竜川電力という電力会社で、濃くなる戦雲のなか天竜川に国内エネルギー資源開発をもくろんでいた両社は、電源開発の資材や労働力運搬のため鉄道を使用しようとして、1929年8月の天竜峡・門島間の着工後も工事は放棄されること無く、1930年には、南から三河川合・出馬間も着工した。しかし、中央構造線のもろい地層と、天竜川峡谷の断崖絶壁に阻まれて工事は難航。コスト削減のため、実際の土木工事は、ほとんど朝鮮半島から連れて来られた人々が担った。それでも会社の資金繰りは悪く、朝鮮民族の労働者は争議に訴えてようやく不払いの賃金を一部だけ獲得するというありさまであり、もろい地層の工事にもかかわらず保安設備は劣悪で犠牲者が続出、恐れをなした朝鮮民族労働者が現場から逃げ出し近隣の農村に駆け込む事態も起こった。1931年からとうとう工事は中断したが、三菱銀行などから多額の融資が得られ、この工事に生命をかけた飛島組の熊谷三太郎の工費を自分で立て替える熱意とあいまって、工事は再開された。このような紆余曲折と日本鉄道史に残る凄惨な工事の末、最後の大嵐 - 小和田間開業でこの区間が全通したのは1937年である（当初より電化）。これをもって、豊川鉄道の最初の区間が開業してから40年後、現在の飯田線である吉田（現在の豊橋） - 辰野間は全通、直通電車が走り始めた。なお、この難工事成功の実績により、熊谷三太郎は自立に成功、戦後に熊谷組として成長する地歩を築いた。