1990年代初，北京型专运机车主要用于牵引京沪铁路北京至济南、京广铁路北京至安阳间的特快旅客列车。到了1990年代后期开始中国铁路大提速之后，北京型专运机车改为投入京原铁路运用，担当北京（北京西）至太原之间的客运列车牵引任务，例如北京至太原的K601/602次、北京西至运城的K603/604次、北京西至涞源的6437/6438次、北京西至燕山的6457/6458次列车等。2006年底，北京机务段北京西运用车间向北京运用车间调出东风10F型柴油机车，自此北京型专运机车便与东风10F型机车共同活跃于京原线的