哈尔科夫运输机械制造厂试制了首台装用D70型柴油机的原型车，并于1964年中经苏联铁道部批准将其定型为2TE40型。该型机车由两节结构相同的六轴单司机室机车联挂而成，两车连接部分设有通过台和橡胶风挡，机车乘务员在本务机车上可同时操纵两节机车。机车既可双节重联使用，也可单节独立使用。机车总体结构与2TE10型机车基本相同，采用了相同的整体承载式结构车体、导框式三轴转向架及辅助机械设备。每节机车装用一台带有二级增压的D70型柴油机，装车功率为3000马力，柴油机采用了二级增压系统，第一级是单级轴流式废气涡轮增压