Arriva la terza convenzione (1867-1877)
Nel 1867 si completò lo scorporo dei terreni ademprivili ma questo non comportò la ripresa dei lavori a dimostrazione che il problema non era quello. Le pretese della Compagnia si fecero sempre più sfrontate e la minaccia di azioni legali portò il Governo a firmare una terza convenzione il 9 marzo 1868. La data di ultimazione dei lavori venne spostata entro la fine del 1872 ma era relativa ai soli tronchi Cagliari-Oristano, Iglesias-Decimo e Sassari-Porto Torres. Le altre tratte si sarebbero costruite quando le prime linee avrebbero dato un utile netto chilometrico annuo di 10 mila lire. Praticamente c'era il timore che non si sarebbero costruite mai e questo comportò il disappunto dei paesi tagliati fuori da questa nuova convenzione.
Nel 1868 nessuna tratta era ancora stata completata, dei 23 chilometri della Sassari-Porto Torres ne erano stati fatti solo 20 e non si riusciva a completare quel poco che restava per aprire la linea. Nel Sud dell'isola i chilometri realizzati erano decisamente più numerosi ma anche in questo caso non si era riusciti a realizzare una tratta completa. La terza convenzione venne approvata dalla Camera ma bocciata dal Senato che non la ritenne soddisfacente nonostante fosse più favorevole rispetto alla precedente. La Compagnia continuava a premere affinchè si estromettessero le tre tratte da e per Ozieri che invece lo Stavo voleva venissero realizzate come da accordi del 1862.
A causa di questi disaccordi i lavori continuarono a rimanere fermi ed il 25 luglio di quello stesso 1868 venne firmata una nuova convenzione tra i tre ministeri interessati all'opera ed i rappresentanti della Compagnia Reale nelle persone di un membro del parlamento inglese e due di quello italiano. Come per la terza convenzione le tratte vennero suddivise in due gruppi con diverse date di consegna dell'opera. Quelle del primo gruppo si sarebbero dovute consegnare nel 1869 con le seguenti date: la Cagliari-Decimomannu si sarebbe dovuta consegnare il 31 marzo, la Decimo-Sanluri e la Siliqua-Iglesias il 30 giugno, la Sassari-Porto-Torres e la Sanluri-Oristano il 31 dicembre. Le linee del secondo periodo erano sempre la Oristano-Ozieri, la Ozieri-Sassari e la Ozieri-Terranova ma per queste linee la data di consegna sarebbe stata stabilita di volta in volta dal Governo una volta che la Compagnia Reale avrebbe conseguito un utile netto di 12.000 lire a chilometro. Fu forte il malcontendo delle popolazioni estromesse e continuava a restare il timore che le linee del secondo periodo non si sarebbero mai costruite.
Nonostante la nuova convenzione i lavori continuarono ad andare a rilento ed il Governo finalmente mise in mora la Compagnia Reale chiedendo date certe e soprattutto l'obbligo di costruire la Sassari-Ozieri pena il decadimento dell'intera concessione. Messa alle strette la Compagnia ammise di non avere le disponibilità finanziarie per costruire la Sassari-Ozieri ma di essere in grado di terminare le sole linee già iniziate. La Società si trovava in una situazione finanziaria quasi disastrosa e non le veniva semplice trovare ulteriori 15 milioni per la Sassari-Ozieri. La Compagnia implorò il Governo di non proseguire nella messa in mora ma soprattutto di non far decadere la convenzione ma di giungere ad un accordo con la stipula di una nuova convenzione.
Il 24 marzo 1869 venne firmata una nuova convenzione che stabiliva nuove date di consegna ed inseriva anche la Sassari-Ozieri tra le tratte da realizzarsi. Il 30 giugno 1869 si sarebbe dovuta consegnare l'intera Cagliari-Oristano, la data del 31 dicembre 1869 rimaneva invariata per la consegna della Sassari-Porto Torres. L'intera tratta Decimomannu-Iglesias si sarebbe dovuta consegnare il 30 giugno 1870 e la Sassari-Ozieri il 31 dicembre 1872. Era sicuramente una convenzione più equa delle precedenti e la Compagnia la accetto il 1° febbraio 1870. Il 28 agosto venne approvata dal Governo e convertita in legge.
I ritardi continuarono ugualmente ad accumularsi ma finalmente, nel 1871, vennero inaugurate le prime brevi tratte ma non le intere linee come invece stabilito nella convenzione. Il 1° maggio venne inaugurata la Cagliari-Villasor e la prima locomotiva che venne utilizzata portava il nome di Ichnusa. Il 3 settembre venne inaugurata la Villasor-San Gavino, il 15 gennaio 1872 la San Gavino-Oristano, il 6 aprile la Decimomannu-Siliqua, il 9 aprile la Sassari-Porto Torres ed il 19 maggio la Siliqua-Iglesias. Oltre due anni dopo, nell'agosto del 1874, vennero inaugurati i 20 chilometri da Sassari a Ploaghe che per la tortuosità del percorso assorbì parecchie risorse. Nel dicembre dello stesso anno finalmente la ferrovia raggiunse la piana di Ozieri.
Per tutto il 1875 e 1876 neanche una traversina venne messa sul suolo sardo a causa delle solite difficoltà economiche che attraversava la Compagnia Reale. Il 31 dicembre 1876 scadeva l'appalto con l'imprenditore Gaetano Semenza e l'indomani la Compagnia Reale assunse in proprio l'esercizio delle linee già realizzate.
Il 1° maggio 1877 venne stipulata una nuova convenzione per la realizzazione delle linee del cosiddetto secondo periodo. Firmarono l'atto il Presidente del Consiglio Depretis, il Ministro dei Lavori Pubblici e la Società delle Strade Ferrate Sarde rappresentata dal comm. Epaminonda Segrè. Il prodotto netto chilometrico continuava a rimanere di 12.000 lire come stabilito dalla precedente convenzione ma sarebbe aumentato a 14.800 una volta aperti i due tronchi che si diramavano da Ozieri. Si davano alla compagnia cinque anni di tempo per completare la tratta da Oristano ad Ozieri. Il 20 giugno 1877 la convenzione divenne esecutiva.
Il tratto da Oristano ad Ozieri subì una modifica nel tracciato su insistenza del progettista delle Reali, l'Ing. Piercy. Sin dagli studi fatti nei primi anni '60, la linea sarebbe dovuta passare per la valle del Tirso, valicare i monti del Goceano e giungere ad Ozieri; Piercy, modificò il tracciato facendogli fare un giro incredibile per giungere a Macomer e successivamente inerpicarsi sull'altopiano di Campeda. A Campeda l'ingegnere inglese possedeva una azienda con centinaia di ettari di terreno e giustificò la modifica del tracciato in funzione della valorizzazione delle proprie aziende che avrebbero dato beneficio a tutti i sardi sotto forma di posti di lavoro e benessere economico prodotto dall'indotto. La stazione di Campeda, ora in disuso, venne realizzata come stazione della azienda di Piercy nella quale confluivano le merci delle proprie attività che successivamente partivano alla volta di Cagliari.
Il cambiamento di percorso suscitò numerose polemiche in Sardegna sia a livello politico che popolare. I rappresentanti del Nord dell'Isola vedevano di buon occhio il tracciato di Macomer, quelli del Sud invece avrebbero preferito quello passante per la valle del Tirso. Il percorso transitante per la valle del Tirso, oltre ad essere decisamente più breve rispetto a quello di Macomer, avrebbe raggiunto anche un maggior numero di paesi ed utenti. La città di Nuoro fece una opposizione feroce al tracciato di Macomer visto che quello del Tirso sarebbe transitato a circa trentacinque chilometri dal capoluogo barbaricino. La forte protesta dei nuoresi fece si che qualche anno dopo il Governo dovette varare la legge per le ferrovie secondarie in Sardegna. Ma questa è un'altra storia.