这些机车主要担当首都圈地区的电力动车组回送牵引任务，其中151号机车因为没有配置关东地区使用的ATS-P，因此运用范围仅限定于北侧的信越本线、羽越本线、奥羽本线。2009年3月14日起，“曙号”列车在上野至长冈间的牵引任务，改由长冈车辆中心的EF64型电力机车担当，EF81型电力机车的牵引区段缩短为长冈至青森。2010年夏季，JR东日本的EF510型500番台电力机车开始投入运用，并分别从同年6月25日和7月14日起替代EF81型电力机车，担当“仙后座号”和“北斗星号”列车的牵引任务，此后田端运转所的E