国鉄D51形蒸気機関車
設計の基本となったのは、同じく軸配置2-8-2(1D1=ミカド)のテンダー式機関車であるD50形で、三缶胴構成の燃焼室を持たない広火室構造のストレートボイラーを搭載し、棒台枠を採用するなどの基本設計は共通である。ボイラー使用圧力は当初D50形の13 kg/cmに対して14 kg/cmと1 kg/cm昇圧、シリンダー径を縮小しつつ牽引力の若干の増大を図っている。新技術によりD50よりも安定した優れた性能を発揮できるようになっている
また、リベット接合部を電気溶接(アーク溶接)で置き換えるなど、構造と工法の見直しを行って軸重の軽減と全長の短縮を実現し、全国配備が可能となった。最大動軸重を14.3 tに引き下げ、これによりD50形では入線が困難だった丙線への入線が可能とされた。ただし、標準形以降は最大・平均ともに動軸重が増大し、特に最大動軸重は最終的に15.11 t(第4動軸)とD50形(14.99 t〈第1動軸〉)以上の値となっている。全長は初期形でD50形より571 mm短縮された。フロントオーバーハングの大きいD50形は、退行運転や推進運転時に、軽量な二軸車を中心として連結相手を脱線させてしまう事故をしばしば起した。この問題は本形式で前部デッキと先台車の設計変更により改善が図られたが、その反面、先台車周辺の保守が困難になり、検修陣にはD50形と比して本形式を嫌う者も少なくなかった。
1949年、ソビエト連邦へ輸出物資の一環として、国鉄形客車各種などとともに30両が樺太に送られた。なお、よく賠償物資として輸出との誤解がみられるが、正規の条約である日ソ共同宣言の締結は1956年であり、条約締結以前に賠償物資の請求は原則的にありえない。そして日ソ共同宣言時には条約第6項においてソビエトは日本に対し賠償請求権を放棄している。また当時の複数の文献「機関車」第3号(1949年11月発行)や「交通技術」51号(1950年10月号)にも正規の輸出との記述が存在する。一方「賠償輸出」という記述が見られ始めたのは、往時の記録があいまいになりだし、孫引きが増加した1970年代以降のことである。
これらは、同年1月から4月にかけて5社で製造されている。樺太向けに輸出されたものは、国内向けのものと区別するために、形式番号と車両番号の間にハイフンが入っている(例えば、国内向けは「D51 27」であるのに対して、樺太向けは「D51-27」)。
1939年度(196両) 大宮工場(10両):D51 195 - 198・243 - 244・469 - 472(製造番号9 - 18) 浜松工場(15両):D51 207 - 210・245 - 250・473 - 477(製造番号32 - 46) 鷹取工場(11両):D51 218・219・251 - 254・478 - 481・490(製造番号8 - 18) 小倉工場(10両):D51 227・228・255 - 258・482 - 485(製造番号23 - 32) 苗穂工場(4両):D51 240 - 242・489(製造番号4 - 7) 長野工場(3両):D51 259・260・486(製造番号4 - 6) 土崎工場(3両):D51 261・262・487(製造番号3 - 5) 郡山工場(3両):D51 263・264・488(製造番号4 - 6) 川崎車輛(45両):D51 265 - 309(製造番号2143 - 2152・2168 - 2177・2191 - 2197・2200 - 2209・2212・2211・2210・2213 - 2217) 日立製作所(50両):D51 310 - 359(製造番号1189 - 1237・1240) 日本車輌製造(27両):D51 379 - 405(製造番号754 - 780) 汽車製造(15両):D51 442 - 456(製造番号1861 - 1875)