电力机车取代以往使用的D52型蒸汽机车来担任补机。当时日本国铁曾经考虑了多种替换方案，例如计划新造EF60型电力机车、改造既有的EF10型电力机车或EH10型电力机车、又或者增加配属ED60型电力机车。考虑到各种方案的成本，由于信越本线、东北本线、高崎线的旅客列车逐渐采用电力动车组营运，因此最终决定以数量过剩而运用状态良好的EF53型电力机车作为改造对象，使其适应该大坡度区段的使用条件，经改造后的机车被改称为EF59型电力机车。最初，日本国铁原本打算将机车最高运行速度定为85公里/小时以下，并定型为EF