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Die 1950er Jahre
Im Jahre 1952 wurden erste Vorbereitungen für den Bau einer Pioniereisenbahn unternommen. Innerhalb von 2 Jahren entstanden im Eliaspark ein Bahnhofsgebäude und ein Unterstand für die Lokomotive sowie die 1,1 km lange Strecke zum Tierpark. Von der Braunkohlengrube „Frieden“ bei Weißwasser übernahm die Stadt Cottbus eine 4-achsige ehemalige Brigadelok, welche in den Werkstätten der Waldeisenbahn Muskau noch eine Generalüberholung erhielt. Ebenfalls von der Waldeisenbahn kamen die fünf Personenwagen, die das damalige RAW Cottbus aus offenen Güterwagen umbaute. Die Wagen waren zweiachsig und hatten ein Sonneschutzdach aus Segeltuch.
Am 1. Juni 1954, internationaler Kindertag, wurde die 3. Pioniereisenbahn der DDR feierlich eröffnet. Um 14.30 Uhr setzte sich der erste Zug, gezogen von der Pionierlok 01, am Bahnhof Freundschaft im Eliaspark in Bewegung. Das Gleis führte in Richtung Süden bis zum Tierpark, der am gleichen Tag eröffnet wurde. Pioniere wurden von Erwachsenen angeleitet und konnten erste Dienstposten übernehmen, wie z.B. die Zugaufsicht, Schaffner oder Schranken- und Signalwärter. Die Lokführer waren von der Deutschen Reichsbahn.
Zwei Jahre später beschloss der Rat der Stadt, als Betreiber der Bahn, eine Verlängerung der Bahnlinie nach Branitz oder in den Branitzer Park. Bis 1958 stellten Arbeiter und viele Freiwillige im Rahmen des damaligen NAW (Nationales Aufbauwerk) die einen Kilometer lange Strecke nach Branitz fertig, mehrfach wurden die Bauarbeiten durch Materialmangel und das Spreehochwasser verzögert. Am 10. Juli 1958 konnte die Strecke nach Branitz eröffnet werden. Aufgrund der Streckenführung entlang der Straße nach Branitz musste auch ein neuer Bahnhof am Tierpark errichtet werden, damals aber noch ohne ein Überholungsgleis. Am Endpunkt entstand der Bahnhof „Friedenseiche“, dort setzte die Lok über ein Nebengleis um. Der Bahnbetrieb wurde immer noch mit einem Zug durchgeführt, jedoch übernahm man im Jahre 1958 von der Waldeisenbahn eine zweiachsige Henschel-Verbrennungslok, das RAW Cottbus rüstete nochmals 4 Grubenwagen zu Personenwagen um, diesmal aber ohne Dach. An den älteren Wagen hatte man nach kurzer Zeit ebenfalls das Zeltdach wieder entfernt, weil die Brandgefahr als zu hohes Risiko für die Fahrgäste angesehen wurde.
Die Jahre 1960 – 1970
Die Pioniereisenbahn hatte stets regen Zuspruch bei Alt und Jung, bis 1960 beförderte die Bahn bereits 268 465 
Fahrgäste über die nun 2,1 km lange Strecke. Schritt für Schritt wurden die Anlagen erweitert; das betraf vor allem den Lok- und Wagenschuppen im Bahnhof Freundschaft und die Sicherungstechnik am Bahnhof Zoo, die mithilfe der DR errichtet wurde. Im September 1961 konnte das Bahnhofsgebäude im Bahnhof Friedenseiche seiner Bestimmung übergeben werden. Bis 1963 rüstete man den Bahnhof Zoo mit einem Überholgleis aus und installierte ein mechanisches Stellwerk mit Schlüsselwerk für die Weichen und die 4 Signale. Im gleichen Jahr konnte der Zweizugbetrieb aufgenommen werden, die Züge fuhren nun an 5 Tagen in der Woche und das im Abstand von bis zu 20 Minuten. 1965 tauschte man die seit vier Jahren eingesetzte Lok 02 gegen eine ähnliche Diesellok von der Waldeisenbahn aus. Sie ist bis heute erhalten geblieben. Seit 1970 wird bei der Pioniereisenbahn eine weitere Dampflok der ehemaligen Muskauer Waldeisenbahn eingesetzt. Sie besitzt einen Schlepptender und erhielt im Jahre 1973 die Loknummer 04.
Die Jahre 1970 – 1980
In den 70er Jahren wurden 8 zweiachsige gedeckte Persaonenwagen aus Berlin übernommen, von der gleichen Bahn kam im Jahre 1973 die heutige Diesellok 03. Sie ist die leistungsstärkste Dies(c) Thomas Wedelellok in Cottbus und besaß sogar eine Druckluftbremse. Weiterhin wurde 1972 das neue Bahnhofsgebäude am Tierpark fertig gestellt (seit 1973 „Bf. Zoo“), außerdem errichtete man 1973/74 eine 30-m-Wendeschleife am Bahnhof Friedenseiche, die wenige Jahre später auf 60 m (im Durchmesser) vergrößert wurde, damit die Dampflokomotiven besser hindurchfahren konnten. 1974 verlegte man die Trassenführung vom Bahnhof Freundschaft bis zur Einmündung in die Kiekebuscher Straße. Grund war die neue Stadtschnellstraße, die die Bahn mittels eines Tunnels unterquerte und entlang des Fußballstadions nun von links aus in den Bahnhof Freundschaft mündete. Gleichzeitig erneuerte man die Gleisanlagen zwischen dem Bahnhof Zoo und dem Endpunkt Friedenseiche, der mittlerweile auch über ortsbetätigte mechanische Signale und eine Handschranke verfügte.
Die Jahre 1980 – 1990
Im Jahr 1986 wurde das vielleicht größte Projekt abgeschlossen. Im Bahnhof Friedenseiche wurde ein neues mechanisches Stellwerk der Bauart Einheit eingebaut. Die Formsignale wurden durch 5 Lichtsignale ersetzt, außerdem wurde eine Schalttafel und ein Gleisbildpult eingebaut. Diese Lehranlage diente auch der DR zur Ausbildung, hier konnte man Störungen an der Stellwerkstechnik simulieren. Zeitgleich nahm man zwischen den Bahnhöfen Zoo und Friedenseiche einen elektrischen Felderblock in Betrieb, 1988 begann die Umrüstung des Bahnhofs Zoo. Hier entstand in den kommenden 2 Jahren ein elektromechanisches Stellwerk, zusätzlich wurde der Felderblock bis zum Bahnhof Freundschaft erweitert. In den 80er Jahren wurde der Lok- und Wagenschuppen ein letztes mal erweitert, die Personenwagen wurden mit Drehgestellen ausgerüstet und im Jahre 1987 musste die Lok 04 wegen eines Schadens am Kessel abgestellt werden, blieb aber in Cottbus erhalten.
1990 bis heute – politische Wende und Bundesgartenschau
Mit der Politischen Wende wurde sehr zügig der Name Pioniereisenbahn in Parkeisenbahn geändert, außerdem konnte noch die Sanierung der Gleisanlagen am Bahnhof Zoo abgeschlossen werden. Ein Jahr später im Sommer 1991, gründete sich am 18.06. der „Verein zur Förderung der Cottbuser Parkeisenbahn e.V.“, zwei Tage später beschlossen die Stadtverordneten den Erhalt der Parkeisenbahn und die Eingliederung in den Freizeit- und Bäderbetrieb (FBB). 1992 erhielt Cottbus den Zuschuss für die Bundesgartenschau im Jahre 1995, wo auch die Parkeisenbahn eine entscheidende Rolle spielen sollte. Ab 1994 verkehrte der einzig verbliebene Zug nur zwischen den Bahnhöfen Zoo und Friedenseiche, weil umfangreiche Bauarbeiten im Norden stattfanden.
Kurz hinter dem Parkcafé verlegte man das Gleis, führte es nach einem Linksbogen wieder durch die Straßenunterführung und errichtete gegenüber dem Fußballstadion den neuen Bahnhof Messe. Von hier ging es auf gänzlich neuer Trasse am alten Bahnhof Freundschaft links vorbei und dann immer parallel zu den Gleisen der Deutschen Bahn bis zum neuen Endpunkt „Sandower Dreieck“. Hier entstand die Betriebszentrale der PE, eine neue Lok- und Wagenhalle nebst Werkstatt, sowie eine Gaststätte. Die Bauarbeiten konnte im Frühjahr 1995 abgeschlossen werden.
Pünktlich zur Wiedereröffnung der nun 3,2 km langen Strecke waren auch die beiden Dampflokomotiven aus Benndorf von der MaLoWa wieder in Cottbus eingetroffen. Im Bahnwerk Cottbus überholte man die beiden Diesellokomotiven sowie den gesamten Wagenpark. Aus Essen übernahm man von der GRUGA einen Dieseltriebzug, der aus zwei Triebköpfen und bis zu 6 Mittelwagen bestand. Mit diesen 3 Zügen wurde am 29. März 1995 der Fahrbetrieb eröffnet. Von der LAUBAG kamen nicht nur die neuen Gleise, sondern auch die Sicherungstechnik. Bis Anfang Oktober waren täglich alle 3 Züge von 9 bis 19 Uhr im Dauereinsatz und es konnte der dreimillionste Fahrgast begrüßt werden. Es war die erfolgreichste Fahrsaison in der 41jährigen Geschichte der kleinen Bahn.
1998 wurde in Höhe der Messehallen ein neuer Haltepunkt errichtet, im Herbst 1997 übernahm man im Tausch 
gegen zwei offene Personenwagen, einen Salonwagen von der Parkeisenbahn Berlin. Dieser Salonwagen wurde in den Anfangsjahren an den Wochenenden regelmäßig eingesetzt, heute verkehrt er zu Sonderfahrten. Im Jahre 1999 fand mit dem 45jährigen Jubiläum auch ein drittes Feldbahntreffen statt.
Im Frühjahr 2002 wurde der Bahnhof Messe verlegt. Er musste der neuen Tribüne des Fußballstadions weichen, dazu verschob man ihn nach links, die Bahnanlagen blieben aber im Umfang erhalten. Neu war aber der Name, der nun „Bahnhof Stadion der Freundschaft“ hieß. Außerdem übernahm der Förderverein die Gaststätte am Bahnhof Sandower Dreieck. Im Sommer 2003 erhielt die Lok 01 nach langer Standzeit eine Kesselreparatur durch Fachkräfte der MaLoWa, die direkt im Betriebswerk der Parkeisenbahn durchgeführt wurden. Zum 50. Bahnjubiläum im Jahre 2004 erneuerte man nochmals die kompletten Gleisanlagen vom Bahnhof Friedenseiche bis zum Hp. Glückauf. Zu den Feierlichkeiten waren auch Gastfahrzeuge aus Weißwasser und anderen Feldbahnfreunden im Einsatz.