JR 移行 後 の 貨物 列車 増発 に 対応 する ため 製作 さ れ た 区分 で 、 1989 年 （ 平成 元年 ） から 1991 年 （ 平成 3 年 ） にかけて 川崎重工業 で 33 両 が 製作 さ れ た 。

外観 は 大きく 変更 さ れ 、 前面 は 正面 窓 を 大型 化 し 、 上面 が 大きく 傾斜 し た 3 面 構成 の 意匠 に 変更 さ れ 、 灯火 類 は 正面 中位 に 前 照 灯 ・ 標識 灯 を 横 方向 に 配置 する 。

正面 窓 に は ウィンドウォッシャー が 装備 さ れ 、 乗務 員 室 に は 冷房 装置 が 搭載 さ れ た 。

電動 機 で は 、 整流 改善 対策 として 基本 番台 2 次 形 （ 21 号機 以降 ） から コンバインドシャント 抵抗 器 が 用い られ て い た が 、 誘導 コイル の 見直し など により 整流 改善 が なさ れ た ため 、 撤去 さ れ て いる 。

機器 類 で は 従来 用い られ て い た 補助 リレー の 製造 中止 により 代替 品 に 変更 、 セレン 整流 器 が ダイオード 化 、 アスベスト の 排除 が 行わ れる など 、 時代 に 合わせ た 設計 変更 が さ れ て いる 。

また 電磁 ブレーキ 指令 装置 は 、 編成 増 圧 機能 が 省略 さ れ 、 単機 増 圧方 式 と なり 、 従来 の 空気 差 圧 感知 式 の 電 空 帰還 器 から 、 ED 79 形 電気 機関 車 （ 50 番台 ） 同様 の カム 接点 付き の ブレーキ 弁 に 変更 さ れ て いる 。

空気 圧縮 機 は 空気 管 など の ド レン による 腐食 を 防止 する ため 、 除 湿 装置 が 追加 さ れ て いる 。

連結 器 は 、 10000 系 貨車 を 牽引 する 機会 が ほとんど ない こと から 、 基本 番台 の 密着 式 自動 連結 器 から 一般 的 な 並 形 自動 連結 器 に 変更 さ れ 、 スカート の 1 位 と 4 位 に は MRP が 設置 さ れ て いる 。

仕様 の 差異 により 1 次 車 と 2 次 車 に 区分 さ れる 。

新 製 当初 、 901 号機 は 吹田 第 二 機関 区 （ 現 ・ 吹田 機関 区 ） に 配置 さ れ た が 、 量産 車 は 全車 が 下関 運転 所 （ 現 ・ 下関 総合 車両 所 運用 検 修 センター ） に 配置 さ れ た 。

1978 年 （ 昭和 53 年 ） から 一部 が 広島 機関 区 に 転属 し 、 貨物 列車 の 大幅 削減 が 実施 さ れ た 1984 年 （ 昭和 59 年 ） に は 広島 機関 区 所属 の 車両 が 吹田 機関 区 に 転属 し て いる 。

転属 後 も 引き続き 東海道 ・ 山陽 本線 の 貨物 列車 に 使用 さ れ た 。

その後 、 1985 年 （ 昭和 60 年 ） 3 月 14 日 の ダイヤ 改正 の 際 、 2 次 車 の 一部 が 寝台 特急 「 あ さ かぜ 」 「 さくら 」 「 はや ぶさ 」 「 みずほ 」 「 富士 」 の 東京 - 下 関間 で の 牽引 に 転用 さ れ た 。

国鉄 分割 民営 化 を 見据え て 、 貨物 列車 牽引 機 に 充当 さ れる 17 - 20 ・ 28 ・ 30 - 39 ・ 901 号機 が 、 1986 年 11 月 1 日 付 で 下関 運転 所 から 吹田 機関 区 に 転属 し た 。

国鉄 から 承継 し た 車両 は すべて 吹田 機関 区 に 配置 さ れ 、 100 番台 は 吹田 機関 区 ・ 岡山 機関 区 ・ 広島 機関 区 に 分散 配置 さ れ て い た が 、 1996 年 （ 平成 8 年 ） 3 月 16 日 の ダイヤ 改正 で 73 両 すべて が 吹田 機関 区 配置 と なっ た 。

コキ 100 形 貨車 登場 後 は 、 100 番台 と 同様 に スカート の 1 位 と 4 位 側 へ の MRP の 増設 が 、 後 に JR 西日本 から 移籍 し た 車両 を 含め て 全 機 に 施工 さ れ た 。

また 、 1988 年 に は 18 号機 が 瀬戸大橋 の 荷重 試験 列車 の 一部 として 使用 さ れ た 。

同車 は 後 に 更新 工事 によって 、 旧 更新 色 、 新 更新 色 と 塗装 が 変更 さ れ 、 三 度 にわたって 外観 が 変化 し た が 、 2010 年 3 月 16 日 付 で 除籍 さ れ 、 広島 車両 所 で 解体 さ れ た 。

東海道 ・ 山陽 本線 を 中心 に 運用 さ れる が 、 1998 年 10 月 に は 東北本線 黒磯 駅 まで の 運用 が 追加 さ れ た 。

2015 年 3 月 1 日 時点 で は 吹田 機関 区 に 基本 番台 11 両 （ 21 , 24 , 26 , 27 , 29 , 30 , 32 , 33 , 36 , 52 , 54 号機 ） 、 100 番台 33 両 （ 101 - 133 ） の 合計 44 両 が 配置 さ れ て いる 。