JOENSUUN asemalta haarautuu rata myöskin idän suuntaan. Kyseessä on Ilomantsin rataosuus, joka avattiin vuosina 1957-1967. Rataosuudella on ainoastaan tavaraliikennettä ja seuraavat liikennepaikat: Heinävaara, Tuupovaara ja Ilomantsi.

Heinävaara: Heinävaaran rautatieasema avattiin vuonna 1957. Asemalla oli henkilöliikennettä vuoteen 1969 asti ja samalla asema muuttui miehittämättömäksi. Asemarakennus on yksityisomistuksessa. Heinävaarassa lastataan säännöllisesti raakapuuta, mutta muuta liikennettä ei ole.

Tuupovaara: Tuupovaaran rautatieasema avattiin vuonna 1958. Aseman nimi oli vuoteen 1962 asti Kovero, kunnes se muutettiin Tuupovaaraksi kunnan nimen mukaan. Tuupovaaraan oli henkilöliikennettä vuosina 1960-1969, mutta vähäisten matkustajamäärien vuoksi se lopetettiin. Tuupovaarassa kuormataan edelleen säännöllisesti raakapuuta ja vanhat laiturijäänteet on purettu.

Ilomantsi: Ilomantsin rautatieasema sijaitsee Ilomantsin kunnassa. Asema avattiin vuonna 1967. Ilomantsiin oli henkilöliikennettä vuoteen 1969 asti, mutta lipunmyynti asemalla säilyi vuoteen 1996 saakka, kunnes aseman miehitys poistui. Nykyään liikenteenohjaus tapahtuu Joensuusta käsin. Ilomantsissa kuormataan raakapuuta lähes päivittäin ja se on vilkas tavaraliikenteen asema. Ilomantsi on Euroopan Unionin (EU) rataverkon itäisin piste.