国鉄C62形蒸気機関車（こくてつC62がたじょうききかんしゃ）は日本国有鉄道（国鉄）の旅客用テンダー式蒸気機関車である。

1948年（昭和23年）から翌1949年（昭和24年）にかけてD52形蒸気機関車の改造名義で49両が製造され、その牽引力や重量から、輸送量を要求される主に平坦地や軟弱地盤の少ない東海道本線、呉線、山陽本線など主要幹線の優等列車牽引に使用された。通称シロクニ。松本零士の漫画作品『銀河鉄道999』に登場する主要列車「999号」の牽引車のモデルとして知られる（後述）。

 改造までの経緯 
第二次世界大戦当時、国鉄（当時は運輸省）には戦時物資輸送用の貨物用蒸気機関車としてD51形・D52形が大量に在籍していたが、終戦とともに軍事輸送の廃止と工業生産の低下で貨物需要が激減したため、これらの機関車は大半が余剰となった。一方で、生活物資の買出しや戦地・植民地からの復員・引き揚げ輸送の影響で旅客需要が激増し、戦争中に製造が中止されていた旅客用蒸気機関車は極端に不足していた。特に幹線は逼迫しており、大型の旅客用蒸気機関車であるC57形・C59形の増備が急がれたが追いつかず、また燃料である石炭の質の悪化による性能低下を補うべく、より大型で強力な重量旅客用機関車を製造する必要に迫られた。しかし進駐軍の方針や資材の不足もあり機関車の新製は困難だった。

そこで、GHQ側担当将校デ・グロートの助言に従い、余剰となっていた貨物用機関車のうち一部の車両のボイラーを旅客用機関車に転用することとし、ボイラー以外の部分は既存の旅客用蒸気機関車C57形・C59形の設計を流用して組み合わせた機関車を『改造』名義で製造することになった。財政難で発注がキャンセルされたC57形・C59形（戦後型）のメーカー仕掛部材救済が目的の一つであり、鋳造台枠を削って無理やり収めた2軸従台車の設計や、C62形の49両という中途半端な製造両数もこれに起因している。なお、D52形より転用されたボイラーは、戦時製造のため信頼性が低く、少数の早期廃車機を除いては後に新製ボイラーに換装されている。

なお、GHQのインフレ抑制政策「ドッジ・ライン」の指示は、C62形・C61形がほぼ全機ロールアウトする後の1949年（昭和24年）2月のことであり、巷間言われるような関係はない。

これにより、D51形からC61形、D52形からC62形が改造された。C61形は、C57形相当の乙線規格の機関車で、C62形はC59形に代わる特別甲線での特急列車・急行列車の牽引を目的に改造されたものである。

 構造 
炭水車を含めた機関車全長は21.48 m。重量は145.2 t。走り装置はC59形を基本とし、動輪直径もC59形と同じで国内最大となる1,750 mm。軸配置は、従来の2C1（先輪2輪 + 動輪3輪 + 従輪1輪の意味）のパシフィック形では軸重が特甲線の上限（16.08 t）を超過してしまうため、従輪を2軸とした2C2（先輪2軸 + 動輪3軸 + 従輪2軸の意味）のハドソン形として動軸の軸重を許容上限である16.08 t以下に収めた。また、この従台車の支点の位置を変え、先台車の板バネ枚数を16枚から17枚に増やしバネ定数を変更することで動軸の軸重を甲線対応の14.9 tへ引き下げることが可能で、この軽軸重化は新製時から軽軸重形として製造された8両（C62 19 - 21・45 - 49）と、完成後の配置機関区の変更の際に軽軸重化されたものとを合わせて26両に施工された。これら軽軸重型は白河以南の東北本線や、仙台以南の常磐線で使用されたほか、末期には、電化の進展で余剰を来たした通常形を軽軸重形に改造の上で、軽軸重形の需要があった函館本線に転用している。弁装置は国鉄制式機の通例どおりワルシャート式であるが、動力逆転機が標準装備されていた。

軽軸重形は空転防止（出力抑制）のためにシリンダ内にスリーブを挿入してのボアダウンが併せて施されたとの通説があるが、少なくとも初期に軽軸重型に改造されたものはボアダウンはされておらず、1953年（昭和28年）発行の鉄道技術発達史にも軸重の変更以外の記述がない。また最初に函館本線に転属したC62 3にもこの対策は施されず、軽軸重化工事のみで運用されていた。また、他の転属機についてもボアダウンしたとの改造記録はなく、機関士の使用感が違ったとの記録もない。同じくD52形から改造されたD62形の例と混同され、広まった可能性が指摘される。

C62形の製造は、治具や生産ライン、それに在庫の仕掛り部材の関係で、C59形の製造に携わった日立製作所笠戸工場（21両：C62 1 - 21）、川崎車輌兵庫工場（15両：C62 22 - 36）の2社が当初指定され、これに続いて車両需給の関係でC61形の発注をキャンセルされた汽車製造大阪製作所（13両：C62 37 - 49）がそれに対する救済措置の意味合いを含め、追加で指定された。この経緯から、C62形の設計は試作機としての役割を持つC62 1 - 4を担当した日立製作所の意見が強く反映されており、日立製量産機と川崎車輌製はこれに準じて製造された。これに対し、汽車製造が担当したC62 37以降は、基本的にはC62 36以前と共通設計ながら、前後で同一形状の蒸気溜りと砂箱のキセや、弁装置の調整など、C59形の設計に参加した髙田隆雄ら同社技術陣の美意識によって、日立・川崎製とは異なる個性の強い外観とされた。

ボイラーはD52形からの転用であるため缶胴寸法は同一で、煙管長は5,000 mm、燃焼室付きである。

炭水車は当初C59形の戦後形に用いられたものと同一の、全溶接構造の船底形車体に、石炭10 tおよび水22 tを搭載可能とする10-22形が連結されていた。C62 2 - 4で旧満鉄向け機材の転用による自動給炭機（メカニカルストーカー、動力部は炭水車に装備）装備試験を行ったところ好成績が得られたため、国鉄・汽車製造・ダイハツ工業の共同による動力部を機関車取付けとしたものが開発されたことからC62 5以降でこれが制式化され、炭水車も10-22S形（Sはストーカーを意味する）に変更された。ただし、初期製造分は自動給炭機の完成が遅れ、非搭載のまま就役している。この自動給炭機は、スクリュー式コンベアでカマの入口まで送り、火室に蒸気で吹き込む構造になっていた。

C62形は大直径動輪の上に破格の大型ボイラーを搭載したため、車両限界への抵触が心配された。そこで、煙突は太く短めのものとし、蒸気溜りと砂箱を覆うキセも幅広で扁平なものとなった。このため加減弁の開閉装置は通常のリンク式が使用出来ず歯車式としたが、開閉が重く振動音が大きいなど問題があり、後に改良型のリンク式として解決を図った。また、汽笛も限界内に収まるよう、後方に傾斜して取り付けられている。

また、自動給炭機を取り付けたために運転室が高くなり、頭が天井につかえる感じになった、という証言もある。

ストーカー使用前提で定められた燃焼率600 kg/m2時の最大出力は1,620 PSで、これは母体となったD52形の1,660 PSに次いで日本国内では歴代第2位である。また、動輪周馬力で比較すると、C62形はC59形に比して1.2倍以上という圧倒的な高出力を実現している。実際に新造開始直後山陽本線糸崎 - 八本松間で実施された、ボイラに燃焼室を持たない長煙管の戦前型C59形との性能比較試験では、同一条件下で石炭消費量が20パーセント以上節約されるという好成績を収めている。これはC59形よりもC62形のほうが定格に対して低負荷となり缶効率が良いためである。

改番照合表
形式改造後改造前製造所製造番号落成日除籍日C62形C62 1D52 74日立製作所19211948年1月17日1967年7月14日C62 2D52 45519301948年5月20日1979年3月28日C62 3D52 45819311948年6月18日1976年3月19日C62 4D52 39919321948年6月30日1960年1月27日C62 5D52 34919331948年7月20日1968年2月15日C62 6D52 46119341948年7月31日1966年10月17日C62 7D52 46419551948年8月25日1966年1月20日C62 8D52 44619561948年8月29日1964年3月30日C62 9D52 12119571948年9月6日1966年1月20日C62 10D52 11919581948年9月23日1967年11月24日C62 11D52 15019591948年10月6日1966年1月20日C62 12D52 44517961948年10月23日1967年9月20日C62 13D52 44717971948年11月20日1966年10月17日C62 14D52 14517981948年11月30日1967年12月14日C62 15D52 11217991948年12月15日1971年11月24日C62 16D52 12718001948年12月22日1971年11月24日C62 17D52 6918011948年12月30日1971年3月8日C62 18D52 37518021949年1月26日1968年5月2日C62 19D52 40718031949年3月6日1964年11月14日C62 20D52 2518041949年3月14日1964年11月14日C62 21D52 7718051949年3月20日1962年2月2日C62 22D52 22川崎車輛31551948年8月20日1967年11月24日C62 23D52 2331561948年8月31日1970年11月28日C62 24D52 106D52 23331571948年9月24日1967年11月24日C62 25D52 22631581948年9月30日1968年5月23日C62 26D52 4631591948年10月8日1966年9月8日C62 27D52 4931601948年10月16日1968年2月20日C62 28D52 15131611948年10月21日1966年10月17日C62 29D52 8531621948年10月28日1967年7月15日C62 30D52 15231631948年11月11日1968年10月18日C62 31D52 22731641948年11月18日1967年10月21日C62 32D52 14731651948年11月24日1971年6月26日C62 33D52 8231661948年11月30日1967年10月21日C62 34D52 23031671948年12月18日1968年2月15日C62 35D52 9331681948年12月26日1965年10月22日C62 36D52 23131691948年11月12日1966年12月1日C62 37D52 358汽車製造24501948年9月18日1970年11月28日C62 38D52 37425641948年9月29日1967年11月24日C62 39D52 14125651948年10月6日1967年11月24日C62 40D52 36725661948年10月15日1967年5月25日C62 41D52 35225671948年10月23日1970年3月14日C62 42D52 35725681948年11月12日1964年3月30日C62 43D52 34525691948年11月30日1967年10月21日C62 44D52 35625701948年12月26日1971年6月26日C62 45D52 35325711949年3月8日1967年11月24日C62 46D52 2625721948年3月21日1969年9月24日C62 47D52 36625731948年3月31日1969年3月31日C62 48D52 38025741949年4月8日1969年9月24日C62 49D52 10425751949年4月20日1968年6月13日

 運転 
1948年（昭和23年）から1949年（昭和24年）の間に完成したC62形49両は、当初、そのほとんどが各メーカーに近い機関区に新製配置された。これは落成直後は自動給炭機の完成の遅れから未装備の機体が多かったことに加え、納品後の不具合洗い出しや運用に当たる乗務員・各機関区の保守陣の習熟が目的と見られる。

具体的には、日立製の21両は浜松機関区に配置されたC62 6と宇都宮機関区の軽軸重形3両（C62 19 - 21）を除く全17両が岡山以西の各機関区に、川崎車輛兵庫工場製の15両はやはり浜松に配置されたC62 28以外の全14両が下関から梅小路までの東海道・山陽本線の各機関区に、そして汽車製造大阪製作所製の13両は尾久機関区の軽軸重形5両（C62 45 - 49）以外の8両は岡山、宮原、梅小路の3機関区にそれぞれ分散配置されている。

 東海道本線・山陽本線（呉線を含む） 
原形の41両の配置は次の通り。
 静岡（1両：C62 5）
 浜松（2両：C62 6・28）
 梅小路（6両：C62 31・32・34・40・43・44）
 宮原（4両：C62 35・36・41・42）
 姫路第二（3両：C62 29・30・33）
 岡山（6両：C62 17・24・25・37・38・39）
 糸崎（7両：C62 2・3・4・8・12・15・22）
 広島第二（5両：C62 1・7・9・14・26）
 下関（7両：C62 10・11・13・16・18・23・27）
これらは東海道本線・山陽本線にて既存のC59形と共通運用で運転が開始された。当初は敗戦直後の困窮がまだ続いていたこともあり、長大編成の急行・普通列車の牽引に充当された。なお、東北本線・常磐線の輸送力強化のため、1949年（昭和24年）6月までに初期製造のうちの11両（C62 7 - 11・22 - 24・37 - 39）が軽軸重形に改造のうえ尾久、宇都宮、白河、水戸の各機関区に転出している。

1950年（昭和25年）10月1日ダイヤ改正で、東京 - 大阪間の特急「つばめ」・「はと」を従来より1時間短縮した8時間で運転することとなり、運転曲線と牽引する客車の換算両数が再検討され、C59形では性能的に限界に近いと判断された。このため、当時東海道本線・山陽本線で運用されていたC62形各車は浜松、名古屋、梅小路、宮原の4区に集中配属となり、中でも特に調子の良いものが宮原、浜松の両機関区に集められ、これらを整備の上、当時非電化の浜松 - 京都間から戦前に電化されていた大阪駅までの牽引に充てることとなった。宮原機関区では配属車両の中でもC62 29・35をはじめとする好調機、普通機、C62 2などの不調機と、識別のためにそれぞれナンバープレートの色を変更した上で3グループに分けられ、トップグループから優先的に急客牽引に充当された。

C62形は、上述のごとき特急運用でその性能をいかんなく発揮し、列車運転時分の短縮に貢献することができた。特に宮原機関区では、機構上石炭くずが発生しやすい自動給炭機の使用を控えて人力で投炭することにより、乗客にとって不快なシンダ（煙突から排出される石炭の燃えカス）の発生を抑えたと伝えられている。C62形の大きな火格子面積や、関ヶ原越えを含む厳しい線路条件に求められる燃料量などを考慮するならば、この人力投炭は、きわめて過酷な労働であったと推察される。

東海道本線の電化区間が名古屋、稲沢、米原と西に伸びるに従って、C62形をはじめとする本線用蒸気機関車の運用区間は縮小されていったが、1956年（昭和31年）11月19日ダイヤ改正における東海道本線全線電化完成により、全区間でその座をEF58形電気機関車に譲るまでは非電化区間で特急「つばめ」・「はと」の牽引機を務め、1954年（昭和29年）以降は名古屋機関区と宮原機関区所属車の一部に重油併燃装置を取り付けて特急「つばめ」・「はと」の牽引定数をそれまでの500 tから550 tに引き上げた。

東海道本線で運用されていたC62形は、電化の進行に伴い7両（C62 2・3・27・30・32・42・44）が軽軸重形に改造のうえ後述する北海道へ転出したが、多くは梅小路、広島第二、さらに下関などの機関区へと転属し、C59形とともに山陽本線を主な運用区間として京都 - 博多間の特急「かもめ」や寝台特急「あさかぜ」・「さちかぜ」・「はやぶさ」・「みずほ」、急行「きりしま」・「筑紫」・「雲仙」・「阿蘇」などの、当時を代表する優等列車の牽引に充当された。なお、1958年（昭和33年）8月14日に岩国市付近の踏切にて、上り特急「かもめ」を牽引していたC62 4と進駐軍のトレーラートラックが衝突する事故が発生し、同機は1960年（昭和35年）1月27日付でC62形最初の廃車機となっている。

1956年（昭和31年）11月19日ダイヤ改正の寝台特急「あさかぜ」新設後も山陽本線を通る優等列車は増強され、1958年（昭和33年）に登場し増備が続けられた20系客車も姫路 - 下関間ではC62形が牽引した。しかし、特急「かもめ」が1961年（昭和36年）にキハ82系の導入で気動車化され、寝台特急や急行列車の牽引区間も幹線電化の進展によって姫路駅、岡山駅、ついで広島駅以西と次第に狭められていき、1964年（昭和39年）10月1日には山陽本線の全線電化完成に伴い定期特急運用が一旦消滅、下関機関区配置車は全車が電化完成前日の9月30日に広島機関区（旧広島第一機関区）・広島運転所（旧広島第二機関区）へと転属した。広島機関区・広島運転所の配置車は急行「音戸」の広島 - 下関間など電化から漏れた山陽本線西部・岩徳線の一部列車に充当され、1965年（昭和40年）からは山陽本線の補助線として特別甲線規格で整備されていた呉線を受け持つため蒸気機関車の配置区として残されていた糸崎機関区に広島機関区・広島運転所からC62形が順次転属、呉線経由で運転されていた急行「安芸」などを糸崎 - 広島間で牽引する運用へC59形とともに充当され続けた。もっとも、これらの運用に充てられたC62形も急行「音戸」の広島 - 下関間牽引は1966年（昭和41年）9月で電気機関車に置き換えられ、1967年（昭和42年）には岩徳線運用のD51形置き換えにより広島機関区・広島運転所の配置車が全廃となるなど次第に数を減らし、呉線直通列車以外の山陽本線運用は糸崎機関区からの機関車回送を兼ねて残された糸崎 - 広島間の下り普通列車1本と一部の臨時列車を除き1968年（昭和43年）10月1日ダイヤ改正までに消滅した。

呉線の運用では、1967年（昭和42年）10月1日の常磐線全線電化（後述）で余剰となった軽軸重形5両（C62 23・37・46 - 48）が同年10月上旬から順次平機関区から糸崎機関区に転属、同区で廃車対象となっていた重軸重形5両（C62 5・14・18・25・34）を置き換えた一方で軽軸重から重軸重形への改造は行われないまま使われていたが、編成重量が呉線内の単機牽引定数一杯となる12両編成、460 tであった急行「音戸」を牽引した際には16‰前後の勾配区間が連続する安登駅周辺で空転が頻発したため、1969年（昭和44年）1月から編成重量の比較的軽い「安芸」は重軸重・軽軸重形問わずC62形の牽引が基本となる一方、「音戸」などの重量列車牽引はより軸重の重いC59形限定運用と分離され、同年中には軽軸重形3両（C62 46 - 48）が、翌1970年（昭和45年）3月にはC62 41が廃車となり、糸崎機関区ではC62形に運用の余裕がなくなったことから一部の旅客列車運用をD51形が代走することもあった。呉線の電化工事は1970年（昭和45年）8月に完成、同月22日からは一部の蒸気機関車牽引列車に電気機関車を連結して訓練を行う電蒸運転、9月15日からは上り「安芸」などで電機単独運転も行われるようになり、山陽本線・呉線での運用は1970年（昭和45年）9月30日が最後となった。最後まで運用された5両のうち2両（C62 15・16）は小樽築港機関区へ転属、C62 17は稲沢第一機関区を経て名古屋市内へ保存の手配がとられたが、常磐線電化による転属車で最後まで残った2両（C62 23・37）は廃車となり、糸崎機関区からはC62形の配置がなくなった。これをもって、C62 1の新製配置以来22年に渡った、東海道・山陽本線系統での運用は終了した。

 東北本線・常磐線 
まず、1949年（昭和24年）3 - 4月に落成した軽軸重形の8両が尾久（5両：C62 45 - 49）、宇都宮（3両：C62 19 - 21）の各機関区に配置された。さらに、山陽本線沿線の機関区に新製配置された初期製造車のうち11両が軽軸重形に改造の上、同年6月までに尾久（2両：C62 38・39）、宇都宮（1両：C62 8）、白河（3両：C62 9 - 11）、水戸（5両：C62 7・22 - 24・37）の各機関区に転属、、東京以北区間でのC62形運用はこれら19両で開始された。

運用開始から約半年を経た1949年末から1950年（昭和25年）9月にかけて尾久・宇都宮・水戸配置車は白河機関区と平機関区へ転配が行われ、白河機関区の11両（C62 8 - 11、19 - 23・37・38）は東北本線の白河以南、平機関区の8両（C62 7・24・39・45 - 49）は常磐線の平以南で急行列車・長距離普通列車を中心に運用されていた。その後東海道本線の電化が進み、1955年（昭和30年）以降にC59形が白河以南の東北本線用として宇都宮機関区へ転属、さらに仙台以南まで運用区間が拡大されたことから白河、福島第一、仙台の各機関区へも配属されることとなり、C62形はC59形の東北本線転用が始まる直前の1954年（昭和29年）9 - 11月にかけて白河機関区所属車が尾久機関区に転配、常磐線中心に運用されることとなり、入線区間も平以北へ伸び仙台まで列車を牽引することとなった。なお、1960年代の初めごろまでは、朝・夕の通勤・通学時間帯に運転される東京駅乗り入れの常磐線の普通列車（正確には、東京側の始発・終着駅は新橋駅）を牽引していたこともある。また、臨時列車の牽引では高崎線にも入線したことがあった。

1958年（昭和33年）10月1日ダイヤ改正からは新設された特急「はつかり」の上野 - 仙台間（常磐線経由）の牽引機に抜擢され、「はつかり」を受け持つこととなった尾久機関区へは平機関区から2両（C62 7・39）が転属、特急運転に備えてC62 7・10・11・20・22・37の逆転機を動力逆転機から手動のねじ式逆転機へと改造した。動力逆転機のまま残ったC62 8・9・19・23・38・39と平機関区配置車（C62 24・45 - 49）も整備上の問題から逆転機駆動部のカバーを外しただけでなく、上野 - 仙台間を機関車交換なしの通し運用とすることから、炭水車の上部に囲いを設け石炭搭載量を増す改造が尾久・平機関区配置車に実施された。特急「はつかり」は、運転開始からわずか2年後の1960年（昭和35年）12月10日に新開発のキハ80系気動車へ置き換えられ、一時はC62形による特急仕業が消滅したが、尾久・平の両機関区に引き続きC62形が配置され、「みちのく」・「十和田」といった客車急行牽引の主力機として重用された。

もっとも、1963年（昭和38年）に常磐線の平駅（現・いわき駅）以南の交流電化工事が完成し、尾久機関区配置のC62形による運用はEF80形電気機関車によって置き換えられた。このため、常磐線系統におけるC62形の運用は、以後、平 - 仙台間のみとなった。電化の進展により余剰となった尾久機関区配置の一部（C62 7・8・9・11・19・20）は水戸機関区を経て東北本線の仙台 - 青森間で旅客列車の輸送力を増強、C60形を東北本線から奥羽本線に転属させる検討が行われていた仙台機関区へ転属、同じ目的で小樽築港機関区から42も仙台に転属し、一旦は仙台機関区配置のC60形・C61形運用の一部を置き換える形で平 - 仙台間を中心に活躍を始めて急行「十和田」1往復や「おいらせ」も牽引したが、仙台機関区ではC62形配置後燃料や潤滑油消費の増大が車両管理側から指摘され、また当時の長町 - 盛岡間ではC62形を上回る自重のD62形が運用され、C62形とほぼ同じ軸重のC60形は青森まで運用されていたものの、自重の大きい機関車の入線が増えることによって保線側から軌道への悪影響が懸念されただけでなく、既にDD51形ディーゼル機関車の量産が始まっていたこともあり、仙台以北での本格的な運用実現には至らなかった。そのため、仙台機関区に配置されたC62形は一度転属させたC60形を戻すといったことも行われて1964年（昭和39年）に4両（C62 8・19・20・42）を廃車、残りの3両（C62 7・9・11）も1965年（昭和40年）度中に廃車となっている。

その後、1965年（昭和40年）の東北本線盛岡駅電化の際に急行「北斗」の格上げで新設された20系による寝台特急「ゆうづる」（5・6列車）は所要時分短縮のために平坦な常磐線経由で運転されることとなり、非電化のままの平 - 仙台間については平機関区配置のC62形がその牽引機に抜擢されることとなった。以後、C62形の全廃までの間にC62形が配置された各線区で寝台特急が新規設定される事例はなかったため、この「ゆうづる」はC62形が牽引する最後の定期特急列車となった。

なお、この「ゆうづる」のヘッドマークは黒岩保美がデザインしたもので、「夕日をバックに飛翔する鶴」を描いたこのマークは「ゆうづる」が最後の蒸気機関車牽引特急となることを念頭に置いて、C62形に装着した際に最も映えるように配慮してデザインしたと後年に黒岩本人が証言している。彼は、計画段階で列車重量と経由路線からこの新設寝台特急がC62形牽引となることを推定し、しめたと思ったと述懐している。

新設時の「ゆうづる」は当時最新かつ軽量構造の20系客車を用い、現車13両、換算41両、つまり総重量410 tと比較的軽量の編成となっており、新製時の性能査定に基づいたダイヤ編成では特に問題なく運用可能のはずだった。だが、運転開始時点でC62形は既に車齢16年以上が経過し、しかも平機関区へ配置されていた12両はいずれもコンディションが決して良好とは言い難かった。そのため、比較的平坦な常磐線とはいえ平から仙台までの150 kmを無停車のまま2時間15分（上り：表定速度約67 km/h）で走破する厳しいダイヤ設定の「ゆうづる」は定時運行維持が困難と予想され、運転開始前の1965年（昭和40年）9月に品川客車区配置の20系予備車を連ねた15両編成を用い、田端操車場と青森駅の間で本運用に準じたダイヤでの試運転が実施された。この試運転の結果、発熱量約6,500 kcal/hで、夕張・常磐・筑豊など各産地の異なるグレードの石炭を各機関区でブレンドした通常使用の石炭では火力不足から所定のダイヤでの運転が困難で、しかも仙台到達時点で石炭も水もほとんど使い果たすという非常に厳しい状況であることが判明した。このため営業運転の際には「ゆうづる」の運用（SL甲組 仕業番号1）に限って、北海道夕張産の高カロリーかつ排煙の少ない良質粉炭とピッチを混合・成形した「特級（急）豆炭」と呼ばれた発熱量8,000 kcal/hの甲種練炭限定搭載として機関車性能の底上げが行われ、また、ダイヤ上もあらかじめ設定されていた3パーセントの余裕時分を最大限に活用することで、かろうじて定時運行の維持が図られた。

こうして老朽化したC62形を用いて限界ぎりぎりの運用を実施した「ゆうづる」も、運転開始から2年後の1967年（昭和42年）10月1日には同区間の電化完成でED75形電気機関車の牽引に切り替えられた。電化工事そのものの完成は同年7月30日であり、客車急行や一部普通列車は、順次ED75形の牽引となり、特急「ゆうづる」も下り5列車が8月20日よりED75形の牽引に切り替えられ、上り6列車牽引のC62形は203列車で平から仙台へ回送するように変更された。だが、9月中旬に線内で起こった土砂崩れの影響で、電化に伴う新線切り替え区間が不通となったため、やむなく非電化の在来線に戻して列車運行を実施、この関係で「ゆうづる」は復旧作業中の約1週間にわたって全列車がC62形での牽引となった。その後、下り5列車はED75形牽引に戻ったが、ダイヤ改正前の9月30日まで上り6列車はC62形による牽引が維持された。

その後、平機関区に最後まで在籍したC62形12両は、状態が比較的良好な5両（C62 23・37・46 - 48）が呉線を担当する糸崎機関区へ転属、不調気味の6両（C62 10・22・24・38・39・45）が1967年（昭和42年）11月24日に除籍、解体となった。保存が検討されたC62形ラストナンバーのC62 49は一時保留とされ平機関区に保管されたが、結局引き取り手が見つからずに1968年（昭和43年）6月13日に除籍・解体処分に付されている。

 函館本線 

東海道・山陽本線の電化が進展しつつあった1950年代後半、北海道の函館本線で運行されていた対本州連絡急行は、特に急勾配と急曲線が連続する長万部 - 小樽間（通称：山線）でのD51形重連運用と、函館 - 長万部間（通称：海線）での高速運転により乗務・検修の双方に多大な負担を強いていた。前者の形式はストーカー非装備だったことから機関助士2人による人力投炭を強いられ、後者は振動と各回転部の異常磨耗で検修陣に負担がかかっていた。

そこでそれらの諸問題の解決策として、所要両数に余裕があり不調機から保留車が出始めたC62形を、軽軸重形に改造の上で転用投入する案が持ち上がり、まず1956年（昭和31年）9月15日にC62 3が梅小路から発送され、苗穂工場に入場、軸重軽減改造の上で試験運行が実施された。その結果は良好で、破格の大形機故に危惧されていた軌道負担増大の問題についても保線側で充分対応可能な範囲に収まったことから、翌1957年（昭和32年）の初頭に好調機は山陽本線を担当する各区へ配置し、その選に漏れた不調気味の保留車・余剰車から函館本線へ転用する方針が決定。こうして6両が選出され、D52形から流用されていた戦時設計ボイラーの新製交換と軸重軽減改造を施工した後、小樽築港機関区へ転属の手続きがとられた。

まず、1957年（昭和32年）2月に4両（C62 2・27・30・32）がC62 3とともに急行「大雪」の牽引（函館 - 小樽間）に充当された。続いて3月に梅小路からC62 44、10月に宮原からC62 42が加わり、計7両が「大雪」・「まりも」・「アカシヤ」などの急行列車牽引に使用された。

最も過酷な使用条件の山線区間の急行運用はD51形重連からC62形重連、または前部補機D51形と本務機C62形による重連に変更された。この運用では、除煙板に「つばめマーク」が取り付けられたC62 2が重連の先頭に立つことが多かった。これはファンサービスが目的ではなく、前補機は長万部駅でその日のうちに折り返して検修陣の待つ小樽築港機関区に帰着できるためである。つまり、翌日まで基本的に検修がノータッチとなり、しかも海線での高速走行を行う本務機と比較して運用による負担が軽いため、後述のとおり東海道時代から不調気味で乗務員から信頼の薄いC62 2を前補機として限定運用することは、後述する検修責任者へのインタビューでの回答にもあるように、検修側・運用側の両者にとって望ましかったとされる。一方でC62 32・44は好調機と評価され、優先的に本務機の運用に充当されたことが知られている。急行「大雪」のC62形牽引時代末期には、通常期に客車が減車されたため、多客期以外の同列車では基本的に単機牽引となっている。

乗務員経験者のインタビューでは「小樽のC62は1両1両特徴がありました、2号機は息づかいが弱いというか力がなかった、3号機は安心して乗れるカマでした」と答えており、また検修責任者も「2号機は蒸気騰がりが良くなくて、できるだけ函館までの往復仕業には投入しないようにしていた」また「2号機の廃車を何度も札幌鉄道管理局に要請したが聞き入れてはもらえなかった、人気のある車両だったからでしょうか」とも答えている。

また、函館本線の七飯 - 大沼間については、1966年（昭和41年）10月1日に下り線の上り勾配緩和のために建設された、通称：「藤城線」と呼ばれる下り線専用の新線が開通する前は、上下列車とも、渡島大野駅・仁山信号場を通る、仁山峠越えの従来線経由で運転されていたが、下りの旅客列車のうち、優等列車をはじめとする編成の長い旅客列車については、本務機はC62形、後部補機はD52、またはD51形という形で運転されていた。ただし、C62形牽引時代末期の急行「大雪」については、通常期には前述のとおり減車されていたため、下り列車の仁山越えの区間でも補機の連結なしのC62形による単機牽引だった。

しかし、1961年（昭和36年）10月1日ダイヤ改正（サンロクトオ）で急行「アカシヤ」が廃止されると、以後は客車急行の気動車化が進んでいく。さらに同ダイヤ改正で北海道初の特急「おおぞら」が新設されたことを契機に、函館 - 札幌間のメインルートが函館本線（小樽駅）経由から室蘭本線・千歳線経由に移行していく。この時期には、間合い運用として函館 - 札幌間の夜行準急・急行「たるまえ」→夜行急行「すずらん」（いずれも室蘭本線・千歳線経由）の函館 - 長万部間や、函館 - 網走間（函館本線・石北本線経由）の夜行準急・急行「石北」の小樽 - 旭川間の牽引も担当するとともに、優等列車ばかりでなく、函館本線の普通列車の一部も牽引した。

1962年（昭和37年）10月1日ダイヤ改正では急行「大雪」が全区間C62形単機での牽引に変更され、1963年（昭和38年）4月28日付でC62 42が仙台機関区に転出する。同年6月1日には急行「大雪」が気動車急行「ライラック」（キハ56系気動車）に変更され、C62形の急行列車牽引は「まりも」の函館 - 小樽間と「たるまえ」の函館 - 長万部間のみとなり、山線での重連運転は急行「まりも」1往復のみに減少した。1965年（昭和40年）10月1日ダイヤ改正では急行「まりも」が札幌駅を境に急行「ていね」（函館 - 小樽 - 札幌間）と「まりも」（札幌 - 釧路間）に系統分離された。

1967年（昭和42年）10月1日ダイヤ改正での運用減に伴い、1968年（昭和43年）2月20日付でC62 27が除籍・解体された。さらに1968年（昭和43年）8月28日には小樽 - 滝川間が電化され、C62形の運用は再び小樽以南に縮小された。同年10月1日ダイヤ改正（ヨンサントオ）では急行「ていね」が「ニセコ」に改称。この下り「ニセコ3号」、上り「ニセコ1号」の1往復（函館 - 小樽間）がC62形で最後の急行列車牽引となった。同年10月18日付でC62 30が廃車となり、小樽築港機関区のC62形は4両（C62 2・3・32・44）に減少した。

1970年（昭和45年）には、好調故に本務機に多用されて走行キロ数が伸びていたC62 32・44がDD51形ディーゼル機関車への置き換え計画実施まで1年を残して全検周期に到達、検査を実施するよりも期限未到達の余剰車を軽軸重形へ改造および耐寒設備工事施工の上で転用する方が大幅に安価であった。このため、当該2両はいずれも1971年（昭和46年）6月26日付で廃車となり、代替機として呉線電化で余剰となり、検査期限まで1年以上期間が残っていた2両（C62 15・16）が糸崎機関区から転属した。なお、両機の軸重軽減改造時には交換が必要な従台車はC62 32・44からの廃車発生品を流用し、さらにC62 16のテンダーについてはC62 32のものと交換した。

そして1971年（昭和46年）、最後まで重連運転として残った急行「ニセコ」1往復（下り3号、上り1号）が7月18日・8月22日・9月15日の3回に分けて実施された三重連運転を最後にDD51形ディーゼル機関車に置き換えられ、ついに終焉を迎えた。最終日となった9月15日の牽引機は先頭からC62 2・3・16であった。これに伴い、国鉄から蒸気機関車牽引の定期急行列車が消滅した。

急行「ニセコ」運用から退いた後、C62 15・16が同年11月24日付で廃車・解体された。C62 2は長万部 - 小樽間の普通列車運用に充当された後、翌1972年（昭和47年）10月10日付で梅小路機関区に転属し、同機関区に併設された梅小路蒸気機関車館にて動態保存されることとなった。C62 3は一時休車を経て、1973年（昭和48年）2月から函館本線の長万部 - 小樽間の臨時普通列車を牽引したが、長万部 - 小樽間の完全無煙化により同年10月1日付で第一種休車となり、1976年（昭和51年）3月19日付で正式に除籍された。C62 3は、小樽市の北海道鉄道記念館にて静態保存された。