机械制造厂成功试制了首节TE3型机车（TE3-001），1954年初又试制了第二节机车（TE3-002）。
生产.完成试验后，哈尔科夫运输机械制造厂于1955年开始批量生产TE3型柴油机车。1956年，科洛姆纳工厂、伏罗希洛夫格勒内燃机车制造厂也按照相同的图纸开始批量生产TE3型柴油机车，哈尔科夫电机制造厂负责为各总组装厂提供机车电气设备。根据苏联铁道部的安排，哈尔科夫运输机械制造厂生产的机车号段为001～1000，科洛姆纳工厂号段为1001～2000，伏罗希洛夫格勒工厂号段为20