DD51型柴油机车全部配属，主要担当“滨梨号”急行列车、“北斗星号”特急列车（重联牵引）、“仙后座号”临时特急列车（重联牵引）、“黄昏特快号”临时特急列车（重联牵引）的定期牵引任务，其担当的运行区间除了“黄昏特快号”列车为札幌至五稜郭间之外，其他列车均为札幌至函馆间（经由室兰本线）。此外，DD51型机车也会担当、函馆运输所至的电力动车组或柴油动车组列车的回送和调车任务。JR北海道的所有DD51型柴油机车都采用蓝色车身配黄色带的“北斗星色”涂装。JR东日本的DD51型柴油机车全部配属，主要担当JR东日本管