2010年5月，HXD2B型电力机车开始投入批量生产。2010年9月，HXD2B型机车开始配属上海铁路局南京东机务段，由上海机务段南翔运用二车间、南京东机务段宁东运用车间、徐州机务段徐州运用车间支配运用，担当京沪铁路南翔、南京东、徐州北、济西之间，以及陇海铁路徐州北至连云港东、墟沟北间的货物列车牵引任务。2011年11月，北京铁路局丰台机务段也开始配属HXD2B型电力机车，由丰台机务段、唐山机务段、天津机务段支配运用，担当京沪铁路丰台西、南仓至济西之间，以及津山铁路南仓、山海关至沈阳西之间的货物列车交路。