田端運転所
常磐線交直流電化のために製造されたEF80形交直流電気機関車の試作形式であり、旅客列車を中心に試運転を行い、1959年に尾久機関区に新製配置後、田端機関区(運転所)構内の電化に合わせてEF80の常磐線交直流電化本格運用開始とともに田端区に移籍となるが、D形期ゆえにEF80と共通運用ができないために次第に運用には入らず、研究・訓練用として鉄道技術研究所・中央鉄道学園に1973年の返却まで貸し出され、同地で使用される。返却後は現在の尾久車両センター構内や当所構内で留置・保管されていたが、1975年に廃車・解体されている。世界初の量産型交直流電気機関車となったEF30形交直流電気機関車は本形式の開発過程で得られたデータや技術をベースに制作された。
寝台特急「カシオペア」牽引用は白い車体に黄、朱、青のブロックパターンを配した専用となっていた。現在はカシオペア塗色車両は全車廃車されており現存しない。
81号機は、JR化後に赤2号の1色塗りとなっていたが、引き続き「北斗星」などの運用に使用されていた。その後流れ星を描き加えて「北斗星」色に変更されたが、EF58 61号機のお召予備機として整備された際に手すりなどに銀色の色差し塗装を行うなど手が加えられていた。2014年8月に秋田総合車両センターに臨時入場し、1985年に行われたつくば科学万博開催中に昭和天皇・香淳皇后が会場へ行幸啓する際に運行されたお召し列車牽引時に行われた特別装飾である、国鉄時代の標準色であるローズピンク+銀帯装飾付きに復元された(当時の整備施工記録を基にほぼ忠実に再現されている)。細部銀装飾(手すりの銀色塗色や車両側面を横断するシルバー帯等)や台車主要部の装飾的な銀色塗装を行った。なお1984年の牽引に伴う特別整備の際に、運転台前の点検用足場には国旗掲揚旗竿固定用穴を穿ち、お召列車編成(1号編成)との連絡用専用電話接続栓(助士席下のスカート部に上記の写真でも金色の接続栓が確認できるものの非常に小さい)等のお召し列車牽引時対応の特殊装備が施工されている。
95号機は、かつて尾久客車区に配置されていた欧風客車「スーパーエクスプレスレインボー」の専用機として専用塗装(車体はほぼチェリーレッド一色で車体裾部に白色の帯が巻かれ、台枠部分は黒色塗装、車体側面ほぼ一面に白字の斜めブロック書体で「EF81」とレタリングされている)が施されている。
133号機は「北斗星」塗装車としては唯一の耐寒耐雪仕様車(外観として顕著な部分は左右一体型ひさし付き)である。