電化前には国鉄払い下げの国鉄4110形蒸気機関車が使用されていた、26パーミルの連続勾配区間を擁する山岳線への投入を目的として設計されたことから、同系の兄弟車（こちらの方が先行設計となる）であるデキ8と比較して自重が50tと2t重く設計された。主電動機もより強力で降雪地帯での使用を考慮した全密閉型の日立HS-277Arを搭載、主抵抗器と共に電動送風機による強制冷却としている。この電動機により、歯数比を75:16=4.68と低く設定して定格速度32.2km/hで8,880kgという大きな定格引張力を発揮する。制御器は設計当時の電気機関車では一般的な電磁空気単位スイッチ式手動加速制御器を搭載し、直列9段、並列7段の力行段に加え、非常用として発電制動9段を備えていた。台車は設計当時の流行を反映してウィングばねによる軸箱支持と揺れ枕付き枕ばねを採用した新設計の棒台枠台車が装着され、快適な乗り心地を実現している。車体構造は一般的な全溶接組み立ての箱形車体であるが、窓・扉・鎧戸通風器などについて雪の侵入を防止するために工夫が凝らされている。各部の仕様は同時期に日立で設計・製造されたデキ8=デキ101とほぼ同一の車体・台車に、主電動機をはじめデキ102 - 106と共通性の高い仕様の機器を先行装架したものと言え、それが路線廃止後の秩父鉄道への譲渡へとつながっている。
同時期設計のデキ8とほぼ同一構造、同一車体長（12m）の箱形全溶接構造車体を備え、側窓数も5でデキ8と同様である。妻面左右の窓上にひさしを備え、警笛にカバーを備えるなど積雪地帯での運用に備えた仕様となっている。新造当初は茶色一色であったが、1950年代後半にはED501は青の濃淡に車体裾と正面が白帯、側帯とデッキ部端梁が赤という、共産圏の機関車を連想させるような形容しがたい派手な塗装、ED502は湘南電車と同様の緑橙塗り分けに変更され、さらに路線廃止前には青に白帯に変更されていた。秩父鉄道への譲渡後、これら2両については一旦は茶色1色に裾部白帯という当時の標準色に変更されたが、譲受時の青に白帯という鮮やかなカラースキームは秩父鉄道の関係者には魅力的に見えたらしく、譲受の約4ヶ月後に竣工した新型機、つまりデキ500形にそのまま採用された。その後、デキ1形やED38形を除く秩父鉄道在籍の全電気機関車についてこの塗装が標準採用されたため、これら2両についても再び松尾時代末期と同じ塗装に戻されている。この2両は譲受時には立派な鋳物の長方形ナンバープレートが貼付されていたが、秩父鉄道籍への編入に際し形式称号は在来車にあってこれらに近い仕様を備える本形式のものが与えられた。この際ナンバープレートを新規製作しなかったため、この2両のみ車番が全て手書きとなっている。
主電動機の出力強化で1,000t貨物列車の単機牽引が可能となり、デキ101を含む在来車とは運用が区分された。デキ101と同様、1970年代中盤以降塗装が青に白帯という新塗色に変更され、その後前照灯が1灯取り付け式のままで白熱灯から高照度なシールドビームに交換されている。また、両側面に4箇所ずつ設けられていた機器冷却用のルーバーのうち、中央寄りの2箇所が閉鎖されているのも同様である。デキ106は2008年2月8日昼に影森駅構内で鉱石貨物列車牽引中に脱線転覆した。その後現地で一部解体の上広瀬川原車両基地に運び込まれ、後に廃車となっている。デキ104は2013年3月に故障、運用離脱した後に広瀬川原車両基地に留置されていたが、運用復帰することなく2015年3月に除籍された。デキ103は2011年5月15日に開催された「わくわく鉄道フェスタ」にあわせて赤色+白帯の塗装となったが、2014年6月の検査入場に際し従来の青色に戻された。
2016年7月13日、キャメロンの首相辞任を受けてバッキンガム宮殿に参内し、エリザベス2世女王から首相就任の承認を受け、第76代イギリス首相に就任した。マーガレット・サッチャーに続く女性で2人目の首相、かつ、21世紀で初めての女性のイギリス首相となる。首相就任後に首相官邸前で所信表明を行う。新政権成立にあたって、主にEU離脱問題を担当する閣僚ポストとして欧州連合離脱大臣が新設され、デイヴィッド・マイケル・デイヴィスをそのポストに起用し、キャメロン政権で外務大臣を務めたフィリップ・ハモンドを財務大臣に充て、ハモンドの後任外務大臣にボリス・ジョンソン前ロンドン市長を起用するなどの主要閣僚を発表して、正式にメイ内閣（第1次）を発足させた。2017年4月18日に下院を早期解散し、総選挙を行うことを提案した。下院の任期は満了させるとしていた過去の発言を覆した理由について、EU離脱にあたり強い体制が必要なためとしたが、最大野党の労働党の支持率低迷を受けたものとする見方もあった。提案を受けて下院で早期解散についての採決が行われ承認された。当初各種世論調査では、保守党が支持率で他の党に対して大幅に先行していたものの徐々に労働党に詰め寄られ、6月8日に実施された総選挙では、保守党は第一党の地位は維持したものの、議席を選挙前から13減らしたため単独過半数を維持できず、ハング・パーラメント状態となった。しかし民主統一党の閣外協力を取りつけ第2次メイ内閣を発足させた。2017年8月30日から9月1日にかけて来日し、安倍晋三内閣総理大臣と日英首脳会談を行い、皇居に参内し明仁天皇へ謁見した。2019年1月15日、ブレグジット（EU離脱）に関してEUとまとめた協定案について下院で採決が行われ、賛成202、反対432の大差で否決された。EU離脱により、英領北アイルランドとアイルランドの通関が復活すると、北アイルランドの民族主義者（アイルランド帰属派）との紛争が激化することを恐れた。そこでEU部分残留を可能にすることで、通関を不要にしたものだが、保守党内の強硬な離脱派などが反発し造反者が出たことが、大差による否決の原因だった。一方、労働党が提出した内閣不信任案も、1月16日に賛成306、反対325の19票差で否決され、メイ政権は続投することになった。5月24日、欧州連合（EU）からの離脱が行き詰まっていることを受け、辞任を表明。6月7日に党首を辞任した。後継就任まで党首代行として首相職にとどまり、7月24日にボリス・ジョンソン就任に伴い首相を退任した。