原型车于1968年底完成试制，并于1969年投入批量生产；后来又为区间专门制造了300番台和400番台机车。1987年国铁分割民营化后，156台EF81型电力机车由东日本旅客铁道（JR东日本）、西日本旅客铁道（JR西日本）、九州旅客铁道（JR九州）和日本货物铁道（JR货物）继承。1989年至1991年间，因应铁路货物运输量增加的需要，JR货物再度购置500番台和450番台机车。
开发背景.1960年代，日本国有铁道对北陆本线进行了长达近十年的复线电气化改造工程，其中田村至纟鱼川之间