美濃三十三観音霊場（みのさんじゅうさんかんのんれいじょう）は、岐阜県岐阜市と周辺一帯に広がる観世音菩薩巡礼地。「美濃西国三十三観音霊場」ともいう。美濃三十三観音霊場、尾張三十三観音霊場、三河三十三観音霊場、豊川稲荷をあわせて、「東海百観音」ともいう。
1968年の製造後7月から8月に東北本線・磐越西線でED78形とともに試運転や性能試験を実施、さらに先行して交流電化工事を完成した置賜 - 蔵王間で乗務員の訓練運転を行い、1968年10月1日のダイヤ改正を前にした9月22日に交流への切替工事が完了した福島 - 米沢間で本格的な運用を開始し、翌9月23日からは山形まで運用範囲を拡大した。全機が福島機関区に配置され「津軽」に代表される急行列車や普通列車・貨物列車のほか、1970年夏から運転を開始した寝台特急「あけぼの」の牽引など広汎に使用された。当初はED78形牽引列車の補機として福島 - 米沢間での運用を主体とし、一部列車のみ山形まで牽引することとなっていたが、仙山線の使用電機をED78形に統一した1970年以降は機関車運用が変更され旅客列車を中心に本形式の単機ないし重連で福島 - 山形間を直通運転することも多くなり、編成重量の関係から特に重連運転を必要とした一部の列車を除くと本務機と補機の区別が曖昧なものとなった。本形式の純粋な補機としての運用例としては、キハ80系を使用していた特急「つばさ」への投入がある。同列車での補機運用は1970年に大出力機関搭載のキハ181系に車種変更されたことで一旦は解消されたが、連続勾配下や高速運転での過負荷運用によりキハ181系の機関過熱や故障が多発し列車の遅延や運休が続出したため、1973年以降は負荷軽減のため再度本形式による補機運用が再開された。当該運用は1975年11月の奥羽本線全線電化完成による「つばさ」485系電車化で終了した。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本形式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ED78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ED78形重連で牽引、「あけぼの2・3号」は11両編成に減車のうえ本形式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ED78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ED78 12・13号機が増備され、同改正で「あけぼの」は福島 - 山形間はED78形重連の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ED78形を投入すると運用に余裕がないことから本形式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ED78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ED78形、あるいはED78形同士による重連運転が行われた。国鉄分割民営化時には1を除いた全機が福島運転所（旧・福島機関区）所属のまま東日本旅客鉄道（JR東日本）に承継。引き続きED78形とともに運用され、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ED78形と重連で牽引したが、客車夜行列車の統廃合や国鉄末期の荷物列車廃止、福島 - 山形間を経由する貨物列車の削減などで運用は狭まっており、末期まで残った板谷峠越え普通列車運用では、わずか2・3両ほどの短編成客車列車を牽引するという事態も見られた。なお、JRマークはED77・ED78と同様、引退まで貼り付けされなかった。1990年より福島 - 山形間標準軌化による山形新幹線建設工事が始まり、8月31日には福島 - 米沢間の単線化に伴い定期夜行列車での運用が消滅、以後も残った普通列車と貨物列車（山形 - 漆山間）、臨時列車などの運用も1991年8月26日をもって終了した。一部は東北本線で臨時運用に投入されたが、一般区間に適応しない特殊設計であるがゆえに他線区への転用が難しく、1993年までに全車が除籍され形式消滅した。