B轴式配置，使机车可以满足最大轴重14吨的技术要求，并且搭载了为旅客列车供暖用的蒸汽锅炉。
形式区分.
500番台.1966年起，为了满足国铁的重载货物列车牵引需要，新造的DD51型柴油机车均装有重联控制装置，称为DD51型500番台机车（即所谓的重联型车辆），以便与无重联功能的基本番台区别。在重联型机车当中又可以根据重联控制装置的差异，分为半重联型和全重联型。
800番台.从1968年起为了满足货物列车的牵引需要，开始