至1950年代末，已有一定数量的TE1型机车在莫斯科铁路枢纽内担任调车任务；1957年，柳布利诺编组站内的E型蒸汽机车全部被TE1型柴油机车淘汰；1958年，又淘汰了莫斯科小环城铁路的所有O型蒸汽机车、Z型蒸汽机车。同时，TE1型机车又开始担当牵引莫斯科大环市铁路的旅客列车，直到该线于1960年完成电气化改造。到了1960年代末，原本主要担任干线调车及通勤列车牵引任务的TE1型机车开始被新型的TEM2、ChME3型柴油机车所取代，部分TE1型机车转往工业企业继续使用。至1980年代末，所有TE1型柴油机车已