分化した小惑星の金属核が起源と考えられている。なお、これに対し、マントルが石鉄隕石、地殻がエイコンドライトとなる。鉱物的には、ニッケルに乏しいカマサイトとニッケルに富んだテーナイトからなる。このほか包含物もあり、鉄鉱物のトロイライト (FeS)、シュライバーサイト ((Fe,Ni,Co)₃P)、コーヘナイト((Fe,Ni,Co)₃C) が代表的である。軽い鉱物である石墨、ダイヤモンド、ケイ酸塩鉱物を含むこともある。ケイ酸塩の比率が高くなると、石鉄隕石に分類される。風化に強いため、古い鉄隕石も比較的よい状態で見つかる。発見された中で最大のホバ隕石を始め、最大級の隕石はいずれも鉄隕石である。
新製後は、奥羽本線福島 - 山形間・仙山線で寝台特急「あけぼの」・急行「津軽」などの優等列車から貨物列車まで運用範囲は広汎にわたる。その運用は単機でのほか仙山線を中心に本形式同士での重連、奥羽本線内ではEF71形との重連運転も行われたほか、臨時列車の牽引や運用の都合で東北本線に入線したこともあった。奥羽本線での運用は当初一部の列車を除きEF71形を板谷峠区間の補機として用い、本形式は前後区間を含め列車の牽引にあたる本務機とする方針であったが、仙山線の使用機関車を本形式に統一した1970年以降は奥羽本線と仙山線で機関車運用の分離が進められたことからEF71形が福島 - 山形間直通で列車を牽引することも増え、重連運用を必要とする列車を除き運用上本務機と補機の区分は明確なものではなくなった。また、1970年に運転開始した寝台特急「あけぼの」も運転当初は20系客車13両編成の編成重量が書類上410tと牽引定数内に収まっていたことからEF71形が単機で牽引したが、同列車は冬季に空転が頻発、臨時に補機を連結する運用が常態化していた。このため1977年8月に本格的に空転問題の調査を実施した結果、夏季でも悪天候時を中心に「あけぼの」は福島 - 米沢間で他列車を上回る遅延率を示し、その要因としては1972年以降工事が進められた20系客車の不燃化対策および汚物処理装置取り付けによる重量増による牽引定数超過と判断されたことから、同年10月には「あけぼの」の編成重量を13両編成470t、季節によっては2両減車の11両編成410tと変更し、運転安定化のため本形式、もしくはEF71形の補機連結が正式化された。1978年10月ダイヤ改正では「あけぼの1・4号」は改正前と同じ13両編成を本形式同士の重連で牽引、「あけぼの2・3号」は11両編成に減車のうえEF71形の単機牽引と定めたが、冬季の降雪対策にはED78形重連よりも動軸数の多い本形式とEF71形の重連が乗務員からも改めて要望され、2往復とも運用変更が行われることがあった。「あけぼの」全列車を24系客車（12両編成、440t）へ置き換えた1980年10月ダイヤ改正に際しては機関車運用増や粘着係数への対応から本形式の12・13号機が増備され、同改正で「あけぼの」は福島 - 山形間は本形式の重連による限定運用とされたが、上下2往復ともが福島 -米沢間ですれ違うダイヤであった「あけぼの」運用に合計8両の本形式を投入すると運用に余裕がないことからEF71形との重連運用へ変更されることも多く、1982年11月ダイヤ改正では「津軽」1往復の格上げによる「あけぼの」増発でさらに夜間の重連運用が増えたこともあり、同改正後は本形式とEF71形の重連が基本となった。その後1986年の列車編成見直しによる減車、1988年の「北斗星」新設による「あけぼの」1往復削減を経て後述する1990年の奥羽本線改軌工事までの間は「あけぼの」は本形式同士、本形式とEF71形、あるいはEF71形同士による重連運転が行われた。このほか、1988年の8月末から9月初旬には東北本線が岩手県内で不通になったことで奥羽本線を迂回した「北斗星」をEF71形と重連で牽引している。1985年には仙山線の普通列車電車化により同線での定期旅客列車運用が消滅、1986年に試作車の901が廃車となった。さらに1は分割民営化直前の1987年年始に東北本線でED75形と初詣列車の牽引に使用後2月に廃車となり、2 - 13が東日本旅客鉄道（JR東日本）に継承された。1990年からは福島 - 山形間を標準軌に改軌する工事が始まったが、この工事により奥羽本線経由で残っていた貨物列車を仙山線に経路変更したことから本形式は貨物列車運用が増えた仙山線へより多くを投入、改軌工事の進行でEF71形の定期運用が消滅する直前の1991年には本形式の定期運用も福島 - 山形間で機関車回送を兼ねて牽引する列車以外全て仙山線での貨物列車運用とされるほどとなり、翌1992年に山形新幹線が開業した。EF71形は適当な転用先がなくそのまま運用を終えて廃車されたが、本形式は引き続き仙山線で貨物列車・臨時旅客列車などに使用された。1993年に福島運転所の車両配置がなくなったため、本形式は仙台電車区（旧・仙台運転所 現仙台車両センター）に転属し、引き続き仙山線で運用された。同線は1990年に軌道強化されED75形の入線が可能となっていたが、勾配区間であることから貨物列車を牽引するため回生ブレーキをもつ本形式が継続使用されていた。同線の貨物列車が1998年までに運転終了した後は2 - 11が廃車。残存した12・13が「落ち葉清掃」運用に投入されていたが、2000年に除籍・廃車され形式消滅した。