Die zwischen Kayhauserfeld und Zwischenahn zweigleisige und im übrigen eingleisige Hauptbahn Oldenburg-Leer bildet die Fortsetzung der Strecke Bremen-Oldenburg. Sie verläßt den auf +7,25 liegenden und mit schienenfrei zugänglichen Bahnsteigen versehenen Bahnhof Oldenburg, über dessen Gleise eine Fußgängerüberführung hinweggeht, am Westende mit einem Gefälle von 1:150, überschreitet in Schienenhöhe mehrere Straßen der Stadt Oldenburg und bleibt bis zu dem nur dem Ausflugsverkehr im Sommer dienenden, mit einer Fußgängerüberführung versehenen Haltepunkt Ziegelhofstraße, km 0,90, südlich neben den Gleisen der Bahn nach Wilhelmshaven. Hinter der Ziegelhofstraße beginnt in nordwestlicher Richtung eine nur durch kurze Bögen von 3000 und 5000 m Halbmesser unterbrochene rd. =29 km lange Gerade. Erst kurz vor Apen finden sich schärfere Bögen von 2000 und 700 m Halbmesser. Innerhalb der Stadt Oldenburg fällt die Bahn von +7,25 N.N. auf +5,10; sie bleibt dann auf 5350 m Länge auf dieser Höhe, schneidet auf dem Haltepunkt Wechloy, km 3,40, in Schienenhöhe die Chaussee Oldenburg-Zwischenahn. Bei km 2,3 zweigt ein Anschlußgleis ab. In ihrem weiteren Verlauf berührt die Bahn in km 5,99 den Bahnhof Bloh, von dem nach der gegenüberliegenden Wirtschaft eine im Privatbesitz stehende hölzerne Fußgängerbrücke über die Bahnhofsgleise führt. Hinter Bloh beginnt die Bahn zu steigen und erreicht, durch abwechselndes Fallen und Steigen unterbrochen, beim Bahnhof Kayhauserfeld, km 10,84, ihren Höchstpunkt, +10,00, zugleich die Wasserscheide zwischen Weser und Ems. Auf dieser Höhe bleibt die Bahn bis km 13,00, dann senkt sie sich nach dem auf +9,15 liegenden Bahnhof Zwischenahn, km15,24, wo die vollspurige Kleinbahn nach Edewecht abzweigt, überschreitet die den Ausfluß des Zwischenahner Meeres bildende Aue auf eiserner Brücke und fällt dann, durch kürzere Steigungen und ebene Strecken unterbrochen, in das Tal der Ems. Auf Bahnhof Zwischenahn führt eine eiserne Fußwegüberführung nach dem Edewechter Bahnsteige. Nach Überschreitung der Ollenbäke und der Gießelhorster Bäke mittels gewölbter Brücken gelangt sie bei km 23,46 nach dem auf +5,00 liegenden Bahnhof Ocholt, wo die Bahnen nach Ellenserdamm und Cloppenburg abzweigen. Die Bahnsteige auf Bahnhof Ocholt sind mittels schienenfreier Unterführung zugänglich gemacht. Hinter Ocholt tritt die bahn in das weite Flutgebiet der Ems ein. Über die Linderner- und Süderbäke auf eisernen Brücken hinweggehend, erreicht sie allmählich bis auf +3,20 fallend, bei km 29,46 den Bahnhof Apen, wo sich am schiffbaren Apener Tief, im weiteren Verlauf "Jümme" genannt, einfache Einrichtungen für den Umschlagverkehr zwischen Eisenbahn und Schiff befinden. Jenseits Apen überschreitet die Bahn die Ihorster Bäke auf eiserner Brücke und erreicht in mehr westlicher Richtung hinter dem Augustfehnkanal, der auf eiserner Klappbrücke überschritten wird, den Bahnhof Augustfehn (+3,70), km 32,20, mit den vom Augustfehnkanal abzweigenden Torfhafen und mit größeren Torfschuppen für die Torflagerung. Hinter Augustfehn geht die Richtung der Bahn nach S.W. über; unter weiterem Fallen bis auf +2,10 wird bei km 36,17 die preußische Grenze erreicht, und dann wendet sich die Bahn wieder nach Wester, um die bis Leer noch zurückzulegende Strecke unter Vermeidung der tiefliegenden Ländereien zu verfolgen. Es folgt bei km 39,56 Bahnhof Stickhausen (+2,40), hinter dem die Bahn eine nordwestliche Richtung einschlägt und das Überschwemmungsgebiet der Ems auf einem mäßig hohen Damm durchschreitet, wobei sie den Georgskanal auf eiserner Drehbrücke und anschließender fester Brücke und die Chaussee nach Leer in Schienenhöhe kreuzt. Jenseits Bahnhof Filsum (+2,10), km 42,89, wendet sich die Bahn nach Westen; sie kreuzt wiederum die nach Leer führende Chaussee in Schienenhöhe, überschreitet das Filsumer Tief auf gewölbter und das Holtlander Sieltief auf eiserner Brücke, steigt auf +3,00 und kreuzt, bei Bahnhof Nortmoor (+2,75), km 47,80,in S.W. Richtung übergehend, zum dritten Male die Chaussee nach Leer in Schienenhöhe. Dann wendet sich die Bahn genau nach Westen, kreuzt zum vierten Mal die Chaussee nach Leer in Schienenhöhe und erreicht nach längerer Steigung und mit scharfem Bogen in die Südrichtung übergehend und die Leerer Chaussee zum letzten male in Schienenhöhe kreuzend, bei km 55,01 den aud +5,05 liegenden Bahnhof Leer der Preußischen Staatsbahn.

Von den Stationen dienen Wechloy und Filsum nur dem Personenverkehr; Düwelshop (Posten 9) ist Ladestelle; in Kayhauserfeld können lebende Tiere und Gegenstände, die über eine Rampe ver- und entladen werden müssen, nicht abgefertigt werden. Die übrigen Stationen sind mit Gebäuden, Gleisen und sonstigen Einrichtungen für den Personen- und Güterverkehr, sowie mit Kreuzungsgleisen versehen. Auch in Filsum ist ein Kreuzungsgleis vorhanden. Wasserstationen sind in Zwischenahn, Ocholt und Apen vorhanden. In Ocholt befindet sich ferner ein Lokomotivschuppen und eine Lokomotivdrehscheibe. Ocholt, Augustfehn und Nortmoor sind Sitze von Bahnmeistereien. Auf sämtlichen Stationen ist die Bahnsteigsperre eingeführt. In Zwischenahn ist eine Bahnsteigüberdachung vorhanden. Sämtliche Stationen und Wärterposten sind an die Streckenfernsprechanlage Oldenburg-Leer angeschlossen.

An größeren Überbrückungen von Wasserläufen sind vorhanden:

1. km 2,82, Gewölbte Brücke über die Wechloyer Bäke 3,30 m weit
2. km 8,38, Gewölbte Brücke über die Putthaaren 3,00 m weit
3. km 10,04, Gewölbte Brücke über die Haaren 4,00 m weit
4. km 15,93, Eiserne Brücke über die Aue mit 6,65 m Stützweite
5. km 19,47, Gewölbte Brücke über die Ollenbäke 3,10 m weit
6. km 22,28, Gewölbte Brücke über die Gießelhorster Bäke 3,00 m weit
7. km 24,04, Eiserne Brücke über die Linderner Bäke mit 2,40 m Stützweite
8. km 28,05, Eiserne Brücke über die Süderbäke mit 7,00 m Stützweite
9. km 29,86, Eiserne Brücke über die Ihorsterbäke 7,00 m Stützeite
10. km 31,93, Eiserne Klappbrücke über den Augustfehnkanal mit 1 festen Überbau von 4,00 m Stützweite
    und 1 beweglichen Überbau von 8,25 m Stützweite
11. km 40,65, Eiserne Drehbrücke über den Georgsfehnkanal mit 1 beweglichen Überbau von 3,82 m Stützweite und 7,00 m Stützweite
    und 1 festen Überbau von 11,30 m Stützweite
12. km 43,28, Gewölbte Brücke über das Filsumer Sieltief 3,00 m weit
13. km 44,82, Eiserne Brücke über das Holtlander Sieltief von 8,40 m Stützweite
14. km 45,31, Gewölbte Brücke über den Heimschloot 3,00 m weit

An Unter- und Überführungen sind vorhanden:

1. km 0,11, Eiserne Fußwegüberführung auf Bahnhof Oldenburg
2. km 0,86, Eiserne Fußwegüberführung auf Haltepunkt Ziegelhofstraße
3. km 5,97, Hölzerne Privatfußwegüberführung auf Bahnhof Bloh
4. km 15,08, Fußwegüberführung auf dem Edewechter Bahnsteig auf Bahnhof Zwischenahn
5. km 23,45, Personentunnel auf Bahnhof Ocholt 3,5 m weit

Wichtigere Straßen- und Chausseeübergänge in Schienenhöhe befinden sich in km 0,57, 0,64, 0,84, 1,36, 3,40, 15,65, 23,50, 29,29, 37,98, 41,59, 43,95, 47,58, 51,11, 54,80.

Das größte Neigungsverhältnis beträgt 1:150, der kleinste Krümmungshalbmesser 700 m. Die Oberbauanordnung der Hauptgleise auf den Bahnhöfen und den Streckengleisen besteht aus den Formen Dh - von km 13,74 bis 14,93 mit Stoßfanglaschen - und 6e, auf den Nebengleisen der Bahnhöfe größtenteils aus Form 6. Die Gleisbettung besteht auf der Strecke und in den durchgehenden Gleisen der Bahnhöfe aus Steinschlag, im übrigen aus Sand.