到140公里/小时，持续牵引力下降到17,200千牛，燃油装载量从6500升减少到5000升，并设置了电阻制动装置，车体外观也经过重新设计。从109号机车开始统一采用ED-107型牵引电动机（ЭД-107），该型电动机是所有TE10系列柴油机车及TEM2型柴油机车的通用电动机，额定功率305千瓦。TEP10型柴油机车主要配属十月铁路局、高尔基铁路局、中亚铁路局使用，至1980年代末大部分TEP10型机车已经报废。