Die Umstellung auf Steinkohlefeuerung im Jahre 1587 machte die drei herrschaftlichen Salzkothen in Salzhemmendorf zum Großabnehmer der Osterwalder Steinkohle. Damit sicherten sie nicht nur den Fortbestand des Bergwerks, sondern sorgten auch für eine Steigerung der Kohleförderung. Als man zu diesem Zweck einen neuen Stollen, den Tiefen Stollen, auffuhr, erteilte Herzog Julius von Braunschweig-Lüneburg, der damals die Fürstentümer Wolfenbüttel und Calenberg regierte, 1588 die Anweisung, mehrere Hauer an den Osterwald zu schicken. Eine Abrechnung aus den Monaten November und Dezember 1588 sowie Januar 1589 nennt 24 Bergleute für Osterwald – eine recht starke Belegschaft. Im Oberen Stollen förderte jeder Hauer damals vier bis fünf Tonnen Steinkohle pro Woche, im Tiefen Stollen zwischen dreieinhalb und viereinhalb Tonnen.
Zu Beginn des 17. Jahrhunderts lief der Bergbau auf niedrigem Niveau weiter. Mit dem Bau der Glashütte kam 1701 ein weiterer Großabnehmer hinzu, der aber nur die Brandkohlen abnahm, welche die Salinen nicht benötigten. Der Maschinendirektor Ripking untersuchte 1722 das Osterwalder Bergwerk und machte eine Reihe von Verbesserungsvorschlägen. 1726 und 1736 befuhr der englische Bergbaufachmann Huskin das Bergwerk und fand es „wohl instand und dass die Kohle noch für viele Jahre reicht“. Die Qualität der Schmiedekohle beurteilte er aber als mittelmäßig. 1779 teilte der Amtmann zu Lauenstein der kurfürstlichen Kammer mit, dass neben der Hamelner Ziegelei, die zeitweilig mit Osterwalder Schmiedekohlen Ziegel für den dortigen Festungsbau brannte, die Lauensteiner Glashütte bei einem Betrieb mit einem Ofen wöchentlich 24 Tonnen, die Salzhemmendorfer Saline 41 Tonnen und die Messinghütte in Reher sowie die Schmiede 37 Tonnen abnahmen.
Gefördert wurde aus dem Hohe-Warte-Stollen und aus dem Treibschacht Nr. 5. Im späten 18. Jahrhundert wurden zeitweilig pro Woche nicht mehr als 80 Tonnen Brand- und 40 Tonnen Schmiedekohlen abgesetzt.
Im 19. Jahrhundert wirkte sich das ganz allmählich beginnende Industriezeitalter positiv auf den Bergbau am Osterwald aus. Mit dem Dienstantritt des Bergmeisters Hartleben am Osterwald 1833 ging der Bergbau in eine Phase mit langfristiger Planung und wachsenden Fördermengen über. Neue Stollen und Schächte wurden angelegt und mit 23.000 Tonnen gewonnener Kohle erzielte das Bergwerk 1842 ein gutes Ergebnis. Die Eröffnung der Eisenbahnstrecke von Hannover nach Göttingen im Jahre 1854 erleichterte den Absatz der Kohle. 1855 belief sich die Förderung bereits auf 36.000 Tonnen Steinkohle und 1872 erreichte man mit 56.797 Tonnen einen absoluten Höchststand.
Nach der Annexion des Königreichs Hannover durch Preußen gingen die Steinkohlenbergwerke am Nesselberg und am Osterwald in den Besitz des preußischen Staates über, der in Osterwald eine Berginspektion einrichtete. Nach dem Rekordergebnis von 1872 sank die Fördermenge, wozu auch die Eröffnung der Eisenbahnlinie von Löhne nach Elze 1875 beitrug, da nun auch Kohle aus dem Schaumburgischen und aus Westfalen in die Region kam.
Ende des 19. Jahrhunderts konzentrierte sich die Kohlengewinnung am Osterwald nur noch auf den Lichtschacht I und auf den Tiefbauschacht.
Mit dem Verkauf der Bergwerke am Osterwald und am Nesselberg an die „Fabrik feuerfester und säurefester Produkte AG“ zu Vallendar am Rhein am 1. April 1900 ging der Bergbau in private Hände über. Da die Firma seit 1899 Besitzerin der Reußeschen Glashütte war, wollte sie die am Osterwald noch anstehenden Kohlen für den eigenen Betrieb verwenden. Doch bereits 1901 ging das Unternehmen in Konkurs. Die Aktiengesellschaft für Glasindustrie vormals Friedrich Siemens in Dresden übernahm am 12. Januar 1902 die Glashütte und das Bergwerk. Die Sicherstellung der Brennstoffversorgung für die Glashütte führte zur Ausweitung des Bergbaubetriebs und ließ die Belegschaft auf 175 Bergleute anwachsen. Die tägliche Förderung lag bei 80 Tonnen.
1913 arbeiteten nur noch 124 Bergleute unter Tage und der Erste Weltkrieg brachte weitere Einschnitte mit sich. 1915 musste die Förderung im Tiefbauschacht beendet werden. Es gelang der Bergwerksverwaltung jedoch, ein neues Kohlenfeld am Nesselberg zu pachten. In den Jahren 1918 bis 1920 fuhren die Bergleute den Steinbrinckstollen auf. Führte zunächst die Ruhrbesetzung zu einer verstärkten Nachfrage nach heimischer Kohle, brach der Absatz im Anschluss daran ein. Daher wurde die Arbeit im Steinbrinckstollen am 1. April 1924 eingestellt und der Bergbau am Osterwald endete am 10. Juli 1926.
Am 20. März 1945, wenige Wochen vor Ende des Zweiten Weltkrieges, erteilte die zuständige Behörde die Erlaubnis, den Steinkohlenbergbau am Osterwald wieder aufzunehmen. Die Initiative dazu war von dem pensionierten Obersteiger Wöbbeking ausgegangen, unter dessen Leitung am 28. April 1945 die erste Kohle gefördert wurde. Im Januar 1946 legte die North German Coal Controll (NGCC), ein Verwaltungsorgan der britischen Militärregierung, den Rahmen für den Osterwalder Bergbaubetrieb fest. Die Belegschaft dürfte höchstens 35 Mann betragen und der Abbau sollte sich auf den Plattenbrink beschränken.
Am 1. April 1946 erfolgte die Gründung der Steinkohlenbergwerk Osterwald GmbH, die im Folgejahr begann, neben der Kohle auch den anstehenden Schieferton mit abzubauen. 1949 beschäftigte das Steinkohlenbergwerk 42 Bergleute und fünf Angestellte. Am 1. April 1950 ging das Steinkohlenbergwerk Osterwald per Betriebs-Überlassungsvertrag an die Mauveschen Kohlen- und Tonwerke über. Mauve ließ 1950 den Rudolf-Schacht an der Sennhütte abteufen, musste diesen 1952 als Folge eines Wassereinbruchs aber aufgegeben. Die Kohleförderung am Osterwald endete im Jahr 1953.
