Di 6-innkjøpet ble en stor fadese, men Di 8-lokomotivene var gode nok til å overta godstogene etter Di 3. De gjenværende persontogene som ble trukket av Di 3 ble erstattet av motorvogner av typen NSB type 92 og NSB type 93. Dette gjorde at siste tur for NSB med Di 3 gikk på Rørosbanens hovedtog den 26. desember 2000, trukket av Di 3 nr. 623 og 629. Etter dette ble Di 3-lok brukt sporadisk på Nordlandsbanen fram til 7. januar 2001 sammen med Di 4-lok på deler av strekningen. Etter denne datoen var det ikke lenger tillatt å bruke Di 3 i tjeneste for NSB. Lokomotivene var dermed utfaset etter å ha preget NSBs ikke-elektrifiserte baner siden slutten av 1950-tallet.