伏罗希洛夫格勒工厂不得不随着机车的生产，对机车主要零部件进行修改，其中还涉及柴油引擎及电传动系统的可靠性问题。
改进.1972年，伏罗希洛夫格勒工厂开始小批量生产2TE116型柴油机车，同年首批机车率先在中亚铁路局科贡机务段及布哈拉一号机务段投入运用。1975年起，2TE116型机车开始配属于东南铁路局叶列茨机务段；随后，2TE116型机车又大量配属到斯维尔德洛夫斯克铁路局的秋明、伊希姆机务段。截至1975年底，苏联铁路已经有194台2TE116型机车，其中165台配属于斯维尔德洛