国鉄DD51形ディーゼル機関車（こくてつDD51がたディーゼルきかんしゃ）は、日本国有鉄道（国鉄）によって1962年（昭和37年）から1978年（昭和53年）にかけて製造された液体式ディーゼル機関車である。

概要 

幹線から蒸気機関車を廃する「無煙化」を推進するため、1962年（昭和37年）から1978年（昭和53年）までの16年間に649両が製造された。

本線用として先行して導入された電気式のDF50形は、亜幹線の無煙化の面では好評であったが、出力の不足や故障の多さ、価格の高さが欠点とされていた。DD51形はこれに代わる本格的な幹線用主力機として開発された液体式ディーゼル機関車であり、速度面では旅客列車用大型蒸気機関車C61形を、牽引力では貨物列車用大型蒸気機関車D51形を上回る性能をもつように設計されている。

本形式の登場後も、より大出力のエンジンを1基装備したDD54形や軸重を軽減したDE50形など、幹線・亜幹線用のディーゼル機関車が開発・製造されたが、前者は不調続きで短命に終わり、後者は電化の進展で投入する機会が得られず、試作機のみで終わった。その結果、合理化推進のための車両「標準化」により、性能の安定したDD51形のみが長期量産・運用されることになった。

本形式は、最盛期には四国地方を除く日本全国で使用され、非電化幹線の無煙化・動力近代化を推進した。一方、本形式の導入によって高い人気を博していた蒸気機関車が続々と廃車に追いやられたことから、愛好家には「赤ブタ」「文鎮」「ダメデゴイチ」と揶揄されることもあった。

電化の進展と客車・貨物列車の減少により、1987年（昭和62年）の国鉄分割民営化までに約60%が余剰廃車され、JR各社にはDD51 593以降の完全重連形のみの259両が継承された。

構造 
側面から見ると凸型となる車体中央部に運転室（キャブ）を備えており、前後に合計2組のエンジンと変速機を搭載した大型機関車である。

幹線用の大型機関車としては珍しく、入換機関車のような凸型車体（センターキャブ）が採用された。この形態を採用した理由は、最大軸重の制限による軽量化要請への優位性、エンジン回りの整備性の良さ、機器配置の容易さなどによるものである。DF50形や車両メーカー系の試作大型ディーゼル機関車が軒並み箱形車体を採用していた1960年代初頭、あえて新型機関車での凸型車体採用を指示したのは、当時の国鉄臨時車両設計事務所次長の近藤恭三であった。

DD13形やのちのDE10形、DD16形といった小型機と異なり、運転台は前後方向に共通ではなく、機関士・運転士は進行方向左側の運転台に前方を向いて座る。全長は大きいが、B-2-B軸配置による重量負担配分と、凸型車体運転台前後のボンネットとの間に緩衝ゴムを挟んだ柔結合として台枠自体の垂直強度をある程度落すことを許容し、軽量化したことにより軸重の低減を実現した。

2軸ボギー台車3組を装備し、うち両端台車が動力台車 (DT113B) とされ、無動力の中間台車 (TR106) によって全体の軸重を軽減している。従来の6軸機関車では2台車のC-CやA1A-A1Aの軸配置が主流であったが、軸間距離が長く曲線通過性能がそれほど良くなかったため、軸配置B-2-Bの3台車とすることで曲線区間での横圧を低減した。

車体中央にある中間台車（付随台車）は、開発当初、全体の軸重を亜幹線基準の14 tに抑制する手段に過ぎなかったが、増加試作機ではライナー挿入、さらに量産機では空気ばねを搭載して空気ばね内の空気圧を調整することにより、動力台車の軸重を14 tと15 tとの2段階に調整できるようになった。これによって、亜幹線への入線能力と、規格の高い重幹線での動輪粘着力確保を両立可能としている。

エンジンはDD13形で使用されていたDMF31S形をベースにして新開発されたDML61Z形ディーゼルエンジンで、気筒の数を直列6気筒からV形12気筒に変更、排気タービン過給機（ターボチャージャー）と中間冷却器（インタークーラー）を装備して、最大出力が1,100 ps / 1,500 rpmとなり、それを2基搭載して、総出力2,200 psを出すことができる。ノッチは14段階。

動力伝達方式は、軌道の重量制限に対処する軽量化のため日本国外大型機関車の主流である電気式をやめ、日本での量産大型ディーゼル機関車では初めて液体式として製造された。液体変速機は3組のトルクコンバータを内蔵した充排油式（フォイト式）のDW2Aで、国鉄、日立製作所、川崎重工により新たに開発されたものである。動力伝達システムは、両端の動力台車2基4軸を、前後のボンネット内にある1エンジンに1変速機の組合わせの動力装置と、その動力により駆動する2軸駆動の1台の動力台車の構成により動力が伝達されるシステムとなっており、エンジンと運転室側にある逆転機内蔵の液体変速機の間に第1推進軸、液体変速機と動力台車に内蔵された第1減速機（動力台車の運転室側）の間に第2推進軸、第1減速機と同じく内蔵された第2減速機（動力台車の先頭側）の間に第3推進軸がそれぞれ連結され、動力が伝達される。

また、エンジンの冷却系機器として先頭部両側面にラジエーターとその上部にファンを装備しており、補機駆動軸充電発電機と空気圧縮機を駆動させ、機関潤滑油・変速機油・機関と中間冷却器の冷却水をポンプで循環させることで、オイルおよびラジエーターを冷却している。

番台別概説

0番台 

1962年（昭和37年）から1966年（昭和41年）にかけて製造されたDD51 1 - 53が該当する。

試作型および初期の量産型で客貨両用。客車暖房用の蒸気発生装置 (SG) を搭載しているが、重連総括制御装置は搭載しておらず、非重連形と呼ばれる。0番台はJRに継承されることなく、1986年（昭和61年）までにすべて廃車された。
 DD51 1
 第1次試作型で1962年（昭和37年）に日立製作所が製造。エンジンはダイハツ工業（現・ダイハツディーゼル）製DML61S (1,000 ps) を2基搭載している。DD13形の後期型と同様の円形の装飾リム付きのシールドビーム式前照灯を2灯ボンネット前端に配置し、運転室屋根もヒサシ状とはなっていないため、DD51 2以降に比べて丸みを帯びた印象となっている。登場当初はぶどう色2号を基調に白帯を回し、帯が左右の前照灯間で斜めに切れ下がり突き合わされた独特の塗装色だったが、のちに2次試作機以降と同じくオレンジ色を基調に白帯の塗装に変更され、秋田機関区（現・秋田総合車両センター南秋田センター）に配置された。
 当初は機関や変速機の特性不一致などで所定の性能が得られなかったが、そのデータはDD51 2以降に活かされることになり、本機ものちに改修された。
 DD51 2 - 4が増備されると盛岡機関区に転属し、その後も東北地方を中心に運用されたが末期には再び秋田機関区に転属。1980年（昭和55年）ごろまで使用されていたがその後は休車となって秋田機関区に留置され、1986年（昭和61年）に廃車された。その後は長らく当時の高崎第二機関区（現・高崎機関区）に保存されていたが、1999年（平成11年）以降に登場当初の塗装色に戻され、碓氷峠鉄道文化むらに保存されている。
 DD51 2 - 4
 第2次試作型でDD51 2は日立製作所が、DD51 3は川崎車輛が、DD51 4は三菱重工業がそれぞれ担当し、いずれも1963年（昭和38年）に製造された。前照灯はボンネット前端にやや奥まった形態で配置され、凹んだ四角形のライトベゼルが付けられた。運転室屋根前後端は水平に延長され、ヒサシ状となった。中間台車は、コイルばねにライナーを挿入することで14 t - 15 tの間で軸重切替が可能である。燃料タンクの容量は3,000 Lだったが、のちに700 Lタンクがランボード上2か所に設置され、4,400 Lに増量された。
 DD51 1のテストで得られた結果を元に改良されており、所定の牽引性能を確保した。また、技術的な問題も解決され、以後の量産機に反映された。
 3両とも盛岡機関区に配属され、秋田から転入したDD51 1とともに、当初は東北本線御堂 - 奥中山高原間の十三本木峠越えに投入されている。
 末期にはDD51 2・3が秋田機関区に、DD51 4が岡山機関区にそれぞれ転属されたのち、DD51 4が1983年（昭和58年）に廃車され、DD51 2・3がそれぞれ1985年（昭和60年）に廃車された。
 DD51 5 - 19
 1964年（昭和39年）に製造された先行量産型。長距離運用に対応するため、燃料タンク容量が4,500 Lに増量された。中間台車は枕ばねを空気ばねとしたTR101A形で、空気ばね圧の変化で軸重を調整する機構に変更され、運転台から調整操作が行えるようになった。
 盛岡機関区の他、吹田第一機関区（現・吹田機関区）・鳥栖機関区にも配置され、非電化幹線の旅客列車の無煙化を推進した。
 DD51 1 - 19までは正面の塗りわけが異なり、白帯はサイドと同じ高さでナンバープレートの下を通っており、末期には磐越西線などの運用で鉄道ファンの注目を集めていた（末期のDD51 2など、量産機と同じ塗り分けになったものも存在した）。
 末期は吹田第一機関区と東新潟機関区に集中配置され、東新潟の車両は磐越西線で使用されていたが、他地区で余剰となったDD51形の転入により1984年（昭和59年）ごろまでに運用を離脱し、1986年（昭和61年）に廃車された。一方吹田第一の車両は大阪近郊の貨物列車のほか、福知山線では普通列車も牽引していたが、1984年（昭和59年）2月で運用を離脱し、1985年（昭和60年）に廃車された。

 DD51 20 - 53
 1965年（昭和40年）と1966年（昭和41年）に製造された初期量産型。エンジンはDML61Z (1,100 ps) に強化された。DD51 20以前の車両も後日DML61Zに換装され、DD51形は全機がDML61Zに統一された。従来使用されていたエンジンはDD16形に流用されている。
 正面の白帯はナンバープレートの取付位置に合わせられ、以降の標準配色となった。
 このグループの一部は20系客車牽引のため、空気圧縮機 (CP) からの圧縮空気を送る元空気溜め管を両渡りで増設した。
 新製当初は、盛岡機関区、長野機関区、門司機関区、鳥栖機関区に配置されたが、盛岡機関区・長野機関区の車両は、電化工事の完成により他所に転属し、晩年は旭川機関区、東新潟運転所、吹田第一機関区、米子機関区、門司機関区に配置されていた。1984年（昭和59年）の貨物列車の大規模な削減によってほぼ全機が余剰となり、1985年（昭和60年）から1987年（昭和62年）にかけて廃車された。

500番台 

1966年（昭和41年）から1977年（昭和52年）にかけて製造された。

重連運転のための重連総括制御装置を搭載しており、車端端梁部にKE70ジャンパ栓受けを両渡りに装備するとともに、ジャンパ連結器栓納めを前部デッキ部に取付けた区分で、重連形と呼ばれる。さらに、ブレーキの制御方式で以下のように区別される。一部を除いて蒸気発生装置を搭載したが、2013年（平成25年）現在は使用していない。また、空気圧縮機 (CP) からの圧縮空気を、連結した次位の機関車や牽引する客車などに送る元空気だめ管を両渡りに装備している。

非電化幹線・亜幹線の無煙化促進のため多数が増備されたが、1975年（昭和50年）以降は、同じディーゼル機関車で旧式化したDF50形や本形式より後に登場したものの、故障が多発していたDD54形を本形式新製機や電化余剰機（奥羽本線全線電化に伴う秋田機関区所属機、西九州電化に伴う博多運転区所属機をそれぞれ転属）で代替している。

この番台区分以降より、すべて外ハメ式の尾灯が用いられた。

半重連形 
DD51 501 - 592が該当する。

釣り合い引き通し管を装備していないため、重連運転時に前位の本務機が単独ブレーキ弁（単弁）を操作したときは本務機のブレーキのみが作動し、次位の補助機関車（補機）はブレーキが作動しない。このタイプはJRには継承されなかった。

DD51 548以降は、ブレーキ力増大のため中間台車にも基礎ブレーキ装置を装備したために台車形式はTR106形となる。ブレーキ装置のスペース確保のため、床下の燃料タンク容量が4,500 Lから4,000 Lに減少している。

DD51 587 - 592の6両は蒸気発生装置 (SG) 未搭載機として落成している。800番台のような本格的なSG非搭載機とは異なり、SG用ボイラを積載していないだけでSG機器室などの関連機器は省略されていない。

半重連形のうち、美濃太田機関区（現・美濃太田車両区）所属だったDD51 592は、国鉄名古屋鉄道管理局（当時）の12系欧風客車「ユーロライナー」の運用開始にあたり、塗色を「ユーロライナー」色に変更しジョイフルトレイン牽引に活躍したものの、塗色変更から1年半後の1987年（昭和62年）2月に廃車された。

半重連形は、北海道の釧路機関区配置機の一部に1981年（昭和56年）ごろより余剰休車となる車両が現れ、その他の車両も1986年（昭和61年）11月のダイヤ改正で全機運用を離脱し、1987年（昭和62年）までに廃車された。

全重連形 

DD51 593 - 799・1001 - 1193が該当する。

釣り合い引き通し管を元空気だめ管の外側に両渡りで装備しており、重連運転時に本務機の単独ブレーキ弁（単弁）の操作が次位の補機まで作動するように改良された区分である。一部の半重連形で釣り合い引き通し管を新設し、全重連形に改造されたものも存在した。

DD51 1001以降は、500番台がDD51 799まで達したため貨物用800番台との重複を避け、DD51 1001に飛び番となったグループである。JRに継承されたものはこのグループが多い。このグループからナンバープレートが切り文字式からブロック式に変更された。DD51 1010以降は運転室内前後の天井に扇風機が設置されたため、運転室屋根に突起が2か所ある。またDD51 1052以降はラジエーターカバーが2分割タイプに変更された。

北海道地区に配置された500番台は半重連形と全重連形とを区別するため、区名札の隣に「半」「重」の識別札を挿入していた。2011年（平成23年）現在では北海道旅客鉄道（JR北海道）函館運輸所所属の重連形に「函」「重」の札が残るのみだが、国鉄時代は「築」「重」（小樽築港機関区）、「鷲」「重」（鷲別機関区）、「釧」「半」（釧路機関区、半重連形）、「旭」「非」（旭川機関区、非重連形）などの組み合わせが存在した。

北海道内で使用された本区分のうち、1972年（昭和47年）に前照灯をボンネット前端上に増設し、3灯化された車両が存在する。冬季降雪時の視界確保のためで、五稜郭機関区などに配置された5両（DD51 710・716・741・742・745）に施工された。DD51 745は1986年（昭和61年）に本州に転属してからも補助灯を存置し、東日本旅客鉄道（JR東日本）長岡車両センターに配置され、2002年（平成14年）まで磐越西線などで使用された。また入換作業時の誘導係への連絡用として、スピーカーを装備した車両も北海道地区では多く見られた。

DD51 791は前述のDD51 592に代わって「ユーロライナー」の牽引機として専用塗装に変更されて運用された。

800番台 
1968年（昭和43年）から1978年（昭和53年）にかけて製造されたDD51 801 - 899・1801 - 1805が該当する。

貨物列車の運用を主体とするため、SGを搭載せずに登場したグループである。SG関連機器やボイラ・タンクなどを省略し、運転室中央にあったSG機器室がなくなった。運転整備重量は約6 t軽くなり、各軸の荷重負担割合が変化したことから中間台車の枕ばねを変更し、滑走防止のためブレーキシリンダを縮小したTR106Aとなった。その他は基本的には同時期に製造された500番台の完全重連形の仕様に準じており、ナンバープレートやラジエーターカバーも時期を同じくして変更された。またDD51 855以降は運転室内に扇風機が設置されたが、500番台と異なり運転室屋根の中央に大きな突起が1か所あるのみである。北海道地区には一時的に投入されたのみで、A寒地仕様機は存在しない。

当初の計画では貨物列車用の新形式「DD52形」を予定していたが、新形式の投入に際しては労働組合との間で難しい折衝を行う必要があったために、既存形式DD51形の仕様を変更する方針を採ったとされる。

JR東日本高崎車両センターに所属するDD51 842は非電化区間のお召し列車牽引機として用いられ、台枠側面の飾り帯やデッキ手すり・煙突カバーにステンレスが用いられている。なお、DD51 842はお召し列車運用の他、同センター配置の他機とともに管内のイベント列車などに使用されている。

DD51 1801以降は、800番台がDD51 899まで達したため、DD51 1801に飛び番となったグループである。成田線および総武本線での成田空港向けジェット燃料輸送のために製造されたが、将来の客車列車牽引への転用も考慮してSG搭載の準備工事がされた。

気候条件に対する仕様区分 
DD51形はほぼ日本全国に配置されたため、配置された気候条件によって以下の仕様がある。使用地域別にA寒地仕様、B寒地仕様、一般型の3種類の仕様に分けて製造された。
 一般型
 気候が温暖な地域に配置された標準的な仕様である。スノープラウが装備されないものが多く（千葉機関区所属機など例外もある）、関東以西に配置されたものに見られる。
 A寒地仕様
 気候が極めて寒冷な地域に配置された仕様である。主な追加装備は耐雪ブレーキ・スノープラウ・旋回窓・ホース類の凍結防止用加熱装置・つらら切り兼前面窓プロテクター（2011年〈平成23年〉現在は東新潟機関区のみ）である。北海道・東北地区に配置されたものと中部地区に配置されたものの一部に見られる。
 B寒地仕様
 A寒地仕様ほど気候が寒冷ではない地域に配置された仕様である。主な追加装備はA寒地仕様に準じるが、耐雪ブレーキ・旋回窓・つらら切り兼前面窓プロテクターは装備していない。山陰を中心とした中国地区に配置されたものに見られる。

更新工事 
現役機も最終増備機の製造から30年以上が経過し、特に北海道地区のものは厳しい気候条件と過酷な長距離の運用により、著しく老朽化が進んでいるため置き換えとしてDF200形が投入されていたが、全面的に置き換えるまでには時間を要した上、北海道地区以外のものは老朽化こそ進んでいるものの置き換えるには及ばなかった。このため1994年（平成6年）以降は、まず北海道のものから本格的な更新工事が実施されるようになった。
 A更新工事
 エンジンは換装されず老朽部品や配管の新品への交換を中心としたもので、2002年（平成14年）以降は北海道地区と本州で実施されている。青15号を基調に前面点検扉をクリーム1号、屋根を従来と異なるねずみ色（N4号）とした塗装になっているが、2004年（平成16年）に広島車両所で実施された愛知機関区のDD51 892以降、赤を基調の塗装デザインに変更された。
 B更新工事
 JR貨物北海道支社に配置されているものに見られ、エンジンがコマツ製SA12V170-1 (1,500 ps / 2,000 rpm) に換装され、赤色とねずみ色のDF200形に準じた塗装になっている。

運用 

1987年（昭和62年）の国鉄分割民営化に際しては、北海道旅客鉄道（JR北海道）25両、東日本旅客鉄道（JR東日本）29両、東海旅客鉄道（JR東海）4両、西日本旅客鉄道（JR西日本）63両、九州旅客鉄道（JR九州）1両、日本貨物鉄道（JR貨物）137両の計259両がJR各社に継承された。すべて重連形の500番台および800番台である。

1988年（昭和63年）度にはJR貨物が貨物列車増発のため、国鉄清算事業団より800番台4両（DD51 874・875・877・878）を購入している。

2000年（平成12年）までは東京都内、2011年（平成23年）までは大阪府内でも定期運用があったものの、近年は運転列車の設定の消滅や新型機関車への置き換え、老朽化などにより本形式は徐々に淘汰されつつある。JR北海道では2015年（平成27年）度に5両が廃車され（DD51 1137が2015年〈平成27年〉11月30日付、DD51 1093・1095・1102・1141が2016年〈平成28年〉3月31日付）、2016年（平成28年）4月30日付で5両が廃車され、残存していた8両すべてについて、海外譲渡を前提とした甲種輸送が行われている。

2022年（令和4年）6月現在の在籍機は、JR東日本2両、JR西日本8両、JR貨物の6両の計16両である。そのうちJR貨物の6両は2021年（令和3年）に全機が運用終了済みであり、現在はJR東日本とJR西日本の合計10両のみが運用中である。JR北海道とJR貨物については、在籍末期の状況を当節に記載する。

 JR東日本
 高崎車両センター高崎支所：2両（DD51 842・895）
 上記の2両はお召し列車牽引の対応工事を施している。高崎区のDD51形は国鉄時代より八高線のセメント輸送列車に用いられ、高麗川駅付近の日本セメント（のちの太平洋セメント）埼玉工場で生産されたセメントが輸送されていたが、輸送需要の減少から鉄道によるセメント輸送は1999年（平成11年）9月に全廃となった。
 セメント輸送廃止後のDD51形の定期運用はなく、JR東日本管内で運転される臨時列車や工事列車の牽引に使用されている。そのうち工事列車の運用については、砕石（バラスト）輸送を可能にした事業用気動車GV-E197系を増備する影響で、2023年度以降に置き換えが進行する予定である。

 JR西日本
 網干総合車両所宮原支所：5両（DD51 1109・1183・1191・1192・1193）
 DD51形の宮原区への初配置は1990年（平成2年）6月で、亀山運転区からの転入により配置された。
 2022年現在は定期運用が現存せず、JR西日本管内で運転される臨時列車や工事列車、交直切替区間や非電化区間を経由する回送車両の牽引に使用されている。
 宮原支所 - 網干総合車両所本所間、ならびに宮原支所 - 米原操車場間で運転される乗務員訓練列車にもDD51形が使用されており、12系客車を牽引する場合もある。

 後藤総合車両所：2両（DD51 1179・1186）
 2006年（平成18年）までは寝台特急「出雲」を牽引していたが、同列車の廃止後は定期運用が消滅。現在は2両（DD51 1179・1186）が残るのみとなり、いずれも臨時列車やお召し列車、工事列車の牽引および構内入換用として使用されている。2015年（平成27年）7月25日から2016年（平成28年）3月22日の間は団体列車『特別な「トワイライトエクスプレス」』山陰ルートの牽引機として使用された。
 下関総合車両所運用検修センター：1両 (DD51 1043)
 下関にはJR発足以降1両が配置され、山陰本線西部や山口線・美祢線のレール・砕石輸送、「SLやまぐち号」の補機や非常時牽引機としても使用されている。現在所属しているDD51 1043は2011年（平成23年）5月31日付で宮原総合車両所から転属した車両である。同機は亀山機関区所属時代に、側面の白帯が省略されていた時期があった（現在は側面にも白帯を配した標準塗装になっている）。

 JR貨物
 愛知機関区：6両（DD51 825・857・1028・1801・1802・1804）
 主に関西本線、東海道本線で運用されていたが、2015年（平成27年）に本形式の全般検査が打ち切られ、2021年（令和3年）3月12日をもって全車両の運行が終了した。JR所属機の中では一番最期まで定期運用を保持していた。
 JR貨物所属機の中で最後まで国鉄色を維持していたDD51 853・1805の2両は、2018年（平成30年）5月27日付で解体され、JR貨物から国鉄色が消滅することとなった。
 2020年（令和2年）1月30日にはDD51 890・891・1803、同年5月28日には最後まで残存していた寒地仕様機のDD51 1156の解体が完了したほか、令和4年5月から7月にかけて825・857・1802・1804の4両が解体されて、2022年（令和4年）9月現在は暖地仕様機の2両のみが在籍している。2023年3月11日を持ってその2両(定期便ラストラン機の1801と1028)も解体され、遂にJR貨物が所有するDD51は全車廃車となった。

 愛知機関区所属のDD51形の後継にあたる車両は、五稜郭機関区所属であったDF200形を暖地仕様に改造した車両（200番台）である。本形式の運用末期はDD51形とDF200形の重連運転も見られ、運用終了後は全ての定期運用がDF200形による運転となった。
 また、これまで本形式が牽引していたシキ800形大物車の貨物輸送は、同じく愛知機関区所属のDD200形が牽引している。

 JR北海道
 函館運輸所
 以下の定期運用を有していたが、2016年（平成28年）3月26日のダイヤ改正での定期運行および一般販売分の運行終了により、客車牽引の運用は消滅した。
 「はまなす」

「カシオペア」（重連運転）※臨時列車

 その他寝台特急運用の間合いとして札幌運転所・函館運転所 - 苗穂工場間の電車・気動車回送および構内入換にも使用された。
 全機が通称『北斗星』色と呼ばれる、青地に金色の帯を巻いた塗装となっている。
 いずれも区間は札幌 - 函館間（室蘭本線経由）であるが、「トワイライトエクスプレス」については函館駅に乗り入れないため五稜郭駅で付け替えを行っていた。
 2015年（平成27年）8月22日に北斗星が臨時列車としても運行を終了したことにより、余剰機がミャンマーへの譲渡を前提として室蘭港に輸送された。また、2016年（平成28年）4月30日付で最後まで車籍を残していた5両（DD51 1100・1138・1140・1143・1148）が廃車され、同年7月3日から翌4日の2日間にかけて、8両がJR貨物のDF200-63牽引により旧陣屋町臨港駅へ甲種輸送された。
 なお、寝台特急列車（ブルートレイン）の牽引は、1965年（昭和40年）春の「はくつる」盛岡以北の前補機仕業を皮切りに2016年（平成28年）3月の「カシオペア」廃止まで51年間継続し、1形式では最長期間記録を保持している。

派生形式 
本形式は本線用機関車として大量に製作され、汎用性の高さから基本設計を踏襲した派生形式も多数製作された。詳細は各形式のリンク先を参照。

新製機 
 DD20形
 支線用・入換用車で、1963年（昭和38年）から2両（DD20 1・2）が製作された。
 DD21形
 ラッセル式除雪車で、1963年（昭和38年）に1両 (DD21 1) が製作された。
 DD53形
 ロータリー式除雪車で、1965年（昭和40年）から3両 (DD53 1 - 3) が製作された。
 911形
 新幹線電車の故障時救援用、バラスト散布用貨車の牽引用、および軌道検測車牽引用として開発された標準軌用の機関車で、1964年（昭和39年）に3両 (911-1 - 3) が製作された。
 最高速度は92 km/hと160 km/hの切り換えが可能であった。

改造機 
 DD17形 → DD19形
 ロータリー式除雪車で、1983年（昭和58年）に1両 (DD17 1) が改造された。1992年（平成4年）の山形新幹線開業に併せて標準軌への改軌がなされ、DD19形に形式を変更した。
 DD51 507→DD17 1→DD19 1

 DD18形
 山形新幹線・秋田新幹線用のラッセル式除雪車で、1991年（平成3年）から1996年（平成8年）にかけて3両 (DD18 1 - 3) が改造された。DE15形の複線用ラッセルヘッドを転用し、機関車本体とともに標準軌に改軌した。
 DD51 796・742・783 → DD18 1 - 3

保存機

日本国外への譲渡機 
廃車となったDD51形のうち、数両が日本国外に譲渡されている。
 ミャンマー
 2004年（平成16年）にJR貨物からミャンマー国鉄へ譲渡されている。改軌と車両限界の関係から運転台の高さが縮小されている。
 以下の車両はミャンマーで運用を開始している車両である。
 DD51 823
 DD51 797
 2016年（平成28年）にJR北海道からミャンマー国鉄に元北斗星牽引機のDD51形が譲渡される予定。現在、陣屋町駅にて留置されている。

 タイ・マレーシア
 JR西日本で廃車後にベトナムへ譲渡される予定が流れ、その後秋田新幹線改軌工事で使用された保守用車両「ビックワンダー」とともにタイ中南部で路線重軌条化工事に使用された。タイでの工事の後、マレーシアでも重軌条化工事が行なわれることから一部が移動している。
 DD51 1101
 DD51 1106
 DD51 1032
 DD51 1132
 室蘭にミャンマー向けとされ、2016年（平成28年）から放置されていたDD51形のうち、DD51 1137・1142の2両がタイ国鉄の複線化工事のためにタイの工事会社に引き取られた。2018年（平成30年）9月にタイへ渡るために改軌、手すりを車両限界まで合わせる改造、塗装などを経て2020年（令和2年）からの本格稼働に備えている。ただ購入の際に日本から誰も技術指導者が来なかったために、それを憂慮した日本の鉄道ファン有志がクラウドファンティングを活用して技術者派遣プロジェクトを企画し、2019年（令和元年）10月31日にプロジェクトが成立した。