12型电力机车投入运用初期，首先配属于国府津机关区和沼津机关区，主要担当东海道本线上军事列车的牵引任务，1942年的列车牵引重量为1150吨，至1943年又再提高到1200吨。1944年至1947年，大部分EF12型电力机车均转配属水上机关区，投入上越线水上至石打间的高坡区段运用。随着上越线全线于1947年完成电气化改造，所有EF12型电力机车集中配属到高崎第二机关区。1952年，上越线的电力机车运用完成客货分离后，货物列车的牵引重量进一步提高至1250吨。1958年，东北本线大宫至宇都宫区段完成电气化