1960年に国鉄の大型電気機関車としては最初の近代化形であるEF60形が完成して以後、
本線の列車牽引用としては東海道・山陽本線向けのEF61形と信越本線用のEF62形
・EF63形が開発されていた。EF60形・EF61形は平坦路線牽引用、またEF62形は信越本線横川駅 - 軽井沢駅間の
国鉄最急勾配に対応した本務機、EF63形は碓氷峠用補機という特殊設計となっており、他の一般勾配路線では、EF62形・EF63形が備える急勾配用の装置は必要としなかった。
しかし一方で、奥羽本線の板谷峠（当時直流電化、後に交流化し当形式は撤退）越え区間や、中央本線など、20パーミルから33パーミル程度の中勾配区間に対応する発電ブレーキ搭載の新型F級電気機関車が必要とされる直流電化路線も多く、これに対応するために開発され1964年に登場したのが本形式である。
1964年から1976年の間に基本番台（1 - 79）が79両、1980年から1982年の間に
大幅な設計変更を行った1000番台（1001 - 1053）が53両の計132両が製造された。
性能的にはEF64を基本としていますが、車体寸法はEF81に準じ、台車の変更や
電動発動機の大容量化、耐寒耐雪構造の強化、騒音防止対策など作業環境が
改善された機関車です。外観形状も前後非対称でEF64とはまったくの別形状としても
よい機関車ですが、基本性能が同じためEF64に分類されました。
上越線を中心に信越本線・高崎線・武蔵野線・東北本線・青梅線・南部線・根岸線・
伯備線などで使用。
本形式では車体塗装をぶどう色2号（茶色）ではなく、青15号に前面下半部のみクリーム1号の新塗装としている。従来は寝台特急列車牽引用のEF60形500番台のみが青色とクリーム色のツートンカラーであったが、本形式以降、直流新形電気機関車はすべてこの塗装が採用されることとなった。
【基本番台】
DT120（両端台車）
DT120（両端台車）
DT121（中間台車）
DT121（中間台車）
勾配線用で発電ブレーキを常用する設計であることから、抵抗器の放熱を効率よく行うため、車体側面のエアフィルタ部の開口面積を大きく設計してあるのが特徴である。79両が製造された。
台車は、同じ軸配置B-B-BかつMT52系電動機搭載のEF70形用をベースとした、DT120A（両端台車）およびDT121A（中間台車）を装着する。
制御器および補機の動作用電源として、MH81B-DM44B二相交流式電動発電機を搭載する。
交流60Hz、5kVAの容量を備え、交流24V、交流50V、交流100Vのほか、整流器を介して直流100Vを供給する。加えて、EG搭載機にはMH107A-DM69A電動発電機を搭載する。
空気ブレーキなどで使用される圧縮空気を供給する電動空気圧縮機は、シロッコファン式のMH92B-C3000を1基搭載する。
電動機などの冷却に使用する電動送風機は、MH91A-FK34Aを2基搭載する。内訳は、第1 - 第4電動機用が1基、第5・6電動機・ブレーキ抵抗器用が1基である。
1・2
1964年11月に落成した量産試作車。
3 - 12
1965年7月から9月にかけて落成した1次量産車。
試作機と同じに見えるが、これ以降の量産車は運転台の構造が見直され全く異なる寸法で製造されている。
13 - 28
1966年3月から6月にかけて落成した2次量産車。
貨物専用機として製造されたためにEGは非搭載で相当する重量の死重を搭載する。
尾灯を大型化。
29・30
1968年9月に落成した3次量産車。
31 - 36
1970年1月から4月にかけて落成した4次量産車。
37 - 43
1971年3月から5月にかけて落成した5次量産車。
44・45
1971年9月に落成した6次量産車。仕様は5次量産車と同一。
46 - 75
1973年3月から7月にかけて落成した7次量産車。
76 - 79
1976年1月に落成した8次量産車の76・77と同年11月に落成した9次量産車の78・79に大別される。
【1000番台】
1000番台は1970年代末期に国鉄が最後に開発した直流電気機関車である。
上越線や高崎線で当時使われていたEF58形・EF15形・EF16形の置き換え用に1980年より投入された。
1982年までに53両が製造され、ラストナンバーの1053は
国鉄が最後に製造した直流電気機関車である。
性能は基本番台とほぼ同様であるが、各部仕様は基礎から再検討がなされたため、
基本番台との差異は大きい。計画にあっては形式の変更もあり得たが、
労働組合との間で新型機関車導入に関わる難しい折衝を行う必要があるので
在来機のマイナーチェンジ（新規番台区分）扱いとした。
高崎機関区配置の1000番台が更新時期を迎えたため、2003年から施工を開始した。
その後もJR貨物所属車に対する更新工事は進行中である。
最初に竣工した1015の車体塗装はEF65形などに見られるJR貨物標準色であったが、
EF65形1000番台など他形式更新機との識別を容易にするため、
2003年夏以降に更新された1009以降は、青を基調に白の斜めストライプを配した
高崎機関区独自のデザインに変更された。
この塗装はさらに改良が加えられて、前後のストライプの間のエアフィルター上部の
屋根肩にも白が入るようになり、以降この塗装が施されるようになった。
岡山機関区配置機では、1047が2006年7月、1049が同年11月、1046号機が2007年2月に
広島車両所で施工されたが、車体塗装は広島車両所独自のデザインである。
更新工事施工車は、2009年4月現在以下の車両である。
1002-1005・1007-1011・1013・1015・1017・1018・1020-1028・1033-1036・1038・1039・1042-1047・1049
【現状】
JR貨物
2014年2月15日現在 愛知機関区：51・59・60・61・67・72 1002-1006・1008-1028・1033-1050
JR東日本 2012年4月1日現在
高崎車両センター 高崎支所：
36-39・1001
長岡車両センター：
1030-1032・1051-1053
【運用】 JR発足後
1987年の国鉄分割民営化では本形式は基本番台・1000番台とも製造された全車がJRに承継された。貨物列車牽引用に使用されていた車両が多く日本貨物鉄道（JR貨物）に全体の85%に及ぶ113両（基本番台68両・1000番台45両）が、東日本旅客鉄道（JR東日本）に14両（基本番台6両・1000番台8両）が、東海旅客鉄道（JR東海）に基本番台3両が、西日本旅客鉄道（JR西日本）に基本番台2両がそれぞれ承継された。
JR東日本
現在に至るまで定期運用を持ち、以下に記す寝台列車の牽引・臨時列車・ジョイフルトレイン・工臨・配給列車で運用される。
寝台特急運用はいずれも上野駅 - 長岡駅間で、民営化時は「北陸」と「出羽」を担当。1990年9月からは「鳥海」が加わり3往復体制になるが、「出羽」「鳥海」は1997年3月までに廃止。本運用は1000番台が充当されていたが、2009年3月14日から冬季定時性確保のため「あけぼの」がEF81形より振り替えられ、翌2010年3月12日の「北陸」廃止までの1年間だけ0番台（37・38）も運用に投入された。
JR貨物
後継形式開発遅れのため基本番台初期車には製造後35年以上の経年車が存在するものの1000番台とともに2002年まで廃車は発生していなかった。しかし、2003年に後継機であるEH200形が開発されたことから初の廃車が発生した。
基本番台はその後もEH200形の増備進展に伴い淘汰が進行しており、2007年3月18日のダイヤ改正では、塩尻機関区篠ノ井派出が担当する中央東線運用の大半をEH200形で代替した。さらに2008年3月15日のダイヤ改正では篠ノ井派出の運用が消滅。同派出所属で全般検査期限に余裕がある更新機と高崎機関区所属の1000番台4両が愛知機関区へ転出した。
2010年3月のダイヤ改正では、上越線での定期運用が終了。岡山機関区・高崎機関区所属車が愛知機関区に転出し集中配置となった。
改造・塗色変更など
塗装変更機
37・41（ぶどう色塗装機）
37は、2003年に茶色（ぶどう色2号）一色塗装とされた。2009年3月までは高崎車両センター高崎支所配置・甲府運転区常駐の形で、おもに中央東線の工事列車や団体臨時列車に使用されていた。2009年3月14日のダイヤ改正時に長岡車両センターに転属し寝台特急「あけぼの」の牽引にも充当されるようになったが、「北陸」の廃止による必要車両数減により2010年3月13日付で高崎車両センターへ転属となった。
1001（ぶどう色塗装機）
高崎車両センターに配置されている1001は、1987年3月にお座敷客車「くつろぎ」をはじめとするイベント列車牽引ならびに、EF55 1の補機としてぶどう色1色に白帯を配した塗装に変更された。同機は主に高崎・上越線の工事列車・臨時列車で使用されているほか、団体臨時列車の牽引などで東海道・中央・信越・伊東線・日光線などに入線した事例もある。また、きわめて稀な例だがブルートレインの臨時牽引も担当し、廃止される以前の「北陸」や、故障により使えなくなった国鉄EF81形電気機関車などの代理として「あけぼの」に臨時運用されたこともある。
JR貨物更新機
【0番台】
1995年から0番台の更新工事が広島車両所で67への施工を皮切りに大宮車両所でも開始された。更新車の塗装は、ライトパープルをベースにディープブルーとスカイブルーで3色に塗り分け、乗務員扉はからし色のJR貨物標準色に変更するとともに広島車両所施工車は、貫通扉もからし色に塗られ鎧戸はディープブルー一色とされた。走行装置が改良された37以降を対象に施工されたが、現在は行われていない。
その後の全般検査は全車大宮車両所施工となったが、57は大宮式更新塗装に変更されたものの67は広島式更新塗装を継承した塗色するなどの差異が存在する。
2004年頃から大宮施工車は、塗装がライトパープル+ディープブルーの2色に簡略化された。
2008年4月現在以下の車両に実施。
43・47 - 51・53・56・57・59 - 65・67・68・70・72 - 77・79
【1000番台】
高崎機関区配置の1000番台が更新時期を迎えたため、2003年から施工を開始した。
最初に竣工した1015の車体塗装はEF65形・EF66形などと共通のJR貨物標準色であったが、遠目にEF65 1000番代と区別が付かないと現場には不評であり、識別を容易にするため2003年夏以降に更新された1009以降は青を基調に白の斜めストライプを配した大宮車両所独自のデザインに変更された。
2009年4月現在以下の車両に実施。
1002 - 1005・1007 - 1011・1013・1015・1017・1018・1020 - 1028・1033 - 1036・1038・1039・1042 - 1047・1049 |