车组开始投入函馆本线运用。1969年，为配合函馆本线泷川至旭川间电气化开业，第二批13台ED76型500番台电力机车配属岩见泽第二机关区。由于ED76型电力机车搭载有自动蒸汽锅炉，因此主要担当函馆本线小樽至旭川间的旅客列车牵引任务，包括“二世谷号”、“大雪号”、“狩胜号”、“利尻号”等优等列车。1980年，千歳线和室兰本线完成电气化后，ED76型500番台电力机车亦曾经牵引该两线的团体临时列车。
民营化后.在1987年4月1日国铁分割民营化之前，日本国铁已经报废了近半数的ED76型