1967年间，哈尔科夫工厂又先后生产了三台2TE40型机车，结构上与2TE40-002号机车基本相同。五台2TE40型柴油机车均配属南方铁路局使用，但当时卢甘斯克机车制造厂的2TE10L型柴油机车已经投入批量生产，而且哈尔科夫工厂已于1966年恢复由苏联国防部直接管理，并根据国防部的指示逐步停止生产铁路机车的业务，转为专注于坦克的研究与开发，2TE40型机车最终未获准投入生产。