1958年初，首批ND1型柴油机车到达太原铁路管理局集宁铁路分局集宁机务段，随后改为配属北京铁路局北京内燃机车折返段（后改称北京内燃机务段），并于1959年6月起开始在北京市郊牵引列车。1958年，随着甘肃省兰州地区的兰州炼油厂和兰州化学工业公司等石化企业陆续投产，为了保障石化产品储运过程的防火防爆安全，铁道部将一台ND1型柴油机车配属兰州铁路局，供兰州铁路枢纽颖川堡站和石岗站以及厂区专用线的调车作业使用，到1959年又增配至四台。1958年，乌鲁木齐铁路局（原铁道部第一工程局）哈密机务段配属两台ND1