列车牵引任务，包括函馆本线、室兰本线、千歳线、石胜线、根室本线、宗谷本线（旭川至北旭川间），每年8月至翌年4月期间亦会投入石北本线使用。爱知机关区的DD51型机车主要用于牵引东海道本线、关西本线的货物列车。门司机关区则主要担当山阳本线、美弥线、山口线、山阴本线的货运牵引任务。
更新改造.由于DD51型柴油机车因长期使用而逐渐老化，尤其北海道地区的车辆在恶劣的气候条件下长距离运用，导致柴油机等部件经常发生故障。从1990年代中期开始，虽然JR货物引入了DF200型柴油机车，并逐步淘汰