Die auf dem Kuckucksbähnel eingesetzten Fahrzeuge stammen ausschließlich aus dem Bestand des Eisenbahnmuseums Neustadt und gehören somit der Deutschen Gesellschaft für Eisenbahngeschichte e.V. (DGEG). Die Fahrzeuge werden im Eisenbahnmuseum Neustadt betreut und gewartet. Hier werden auch die vorgeschriebenen amtlichen Untersuchungen durchgeführt. Fahrzeuge und Anlagen der Museumsbahn sind somit immer in betriebssicherem Zustand. Das für den Bahnbetrieb erforderliche Personal (Lokführer, Heizer, Zugführer und Schaffner) wird ebenfalls von der DGEG gestellt, und auch das Personal muß, je nach Aufgabengebiet, die entsprechenden Ausbildungen absolvieren und Prüfungen dazu ablegen.

Die normalen Museumszüge werden in der Regel mit der Dampflok "Speyerbach" gefahren. Bei hoher Auslastung der Züge (die größten Züge bestehen aus zehn Wagen) wird diese Lok von einer zweiten Maschine unterstützt, nach Möglichkeit von der zweiten Dampflok 89 7159 (T3). Das Fahren mit zwei Lokomotiven ist wegen der Steigungen und der recht engen Kurven der Museumsbahn erforderlich. Der Reibungswiderstand des Zuges ist dann für eine Maschine einfach zu hoch. Bei Ausfall einer Dampflok aus technischen Gründen oder wegen fehlenden Personals (ja, das gibt es leider!) kommt allerdings die Diesellok zum Einsatz.
Wenn mit zwei Loks gefahren wird, befindet sich eine davon immer am Schluss des Zuges, um die Zugkräfte im Zug besser zu verteilen. Gelegentlich fahren ab Neustadt aber auch beide Loks an der Spitze des Zuges bis Frankeneck, wo er dann getrennt wird. Es fahren dann bis Elmstein zwei eigenständige Züge hintereinander her. Leider ist dies aber wegen der beschränkten personellen Möglichkeiten des Eisenbahnmuseums nur selten machbar.

Sonderzüge werden entsprechend den Anforderungen mit Fahrzeugen ausgerüstet, wobei nach Möglichkeit natürlich auf spezielle Wünsche des Bestellers eingegangen wird.
Der Bestand an Personenwagen gliedert sich grob in zwei Gruppen: Gruppe eins sind die Wagen aus der Länderbahnzeit und der Zeit vor dem zweiten Weltkrieg (ausschlaggebend ist das Baujahr), Gruppe zwei sind "moderne" Wagen aus der Nachkriegszeit. Diese Wagen, die sich durch die gepolsterten Sitze von den Holzbänken der Gruppe 1 abheben, dienen in erster Linie der Erweiterung des Platzangebots des Zuges bei hoher Nachfrage, obgleich es sich bereits auch schon um historische Fahrzeuge handelt.
Für alle Fahrzeuge gilt, daß sie bei Bedarf aus dem aktiven Betriebspark genommen werden können, um erforderliche Reparaturen oder Erhaltungsmaßnahmen durchzuführen. Andererseits sind wir ständig darum bemüht, weitere Fahrzeuge wieder betriebstauglich zu machen und in den Zugverband aufzunehmen. Der letzte Wagen, der so wieder hergerichtet wurde, ist der badische 2-Achser Baden 12240.