据原型车的使用经验和试验结果作出改良后，日立制作所、三菱电机、三菱重工业开始批量生产EF81型电力机车。从1968年至1980年间，共制造了152台一般形式的基本番台机车。
300番台.横跨关门海峡的位于下关至门司之间，由于九州地区使用20千伏60赫兹交流电气化，因此在隧道往门司方向的出口附近设置了交直流分相区，经山阳本线来往本州和九州的列车必须使用双电流制电力机车牵引。1973年至1974年间，日立制作所特别制造了四台EF81型300番台电力机车（301～