国鉄DD51形ディーゼル機関車
気候が極めて寒冷な地域に配置された仕様である。主な追加装備は耐雪ブレーキ・スノープラウ・旋回窓・ホース類の凍結防止用加熱装置・つらら切り兼前面窓プロテクター(2011年〈平成23年〉現在は東新潟機関区のみ)である。北海道・東北地区に配置されたものと中部地区に配置されたものの一部に見られる。
函館運輸所
以下の定期運用を有していたが、2016年(平成28年)3月26日のダイヤ改正での定期運行および一般販売分の運行終了により、客車牽引の運用は消滅した。 「はまなす」 「カシオペア」(重連運転)※臨時列車 その他寝台特急運用の間合いとして札幌運転所・函館運転所 - 苗穂工場間の電車・気動車回送および構内入換にも使用された。
全機が通称『北斗星』色と呼ばれる、青地に金色の帯を巻いた塗装となっている。
いずれも区間は札幌駅 - 函館駅間(室蘭本線経由)であるが、「トワイライトエクスプレス」については函館駅に乗り入れず五稜郭駅で付け替えを行っていた。
2015年(平成27年)8月22日に北斗星が臨時列車としても運行を終了したことにより、余剰機がミャンマーへの譲渡を前提として室蘭港に輸送された。また、2016年(平成28年)4月30日付で最後まで車籍を残していた5両(DD51 1100・1138・1140・1143・1148)が廃車され、同年7月3日から翌4日の2日間にかけて、8両がJR貨物のDF200-63牽引により旧陣屋町臨港駅へ甲種輸送された。
1964年(昭和39年)に製造された先行量産型。長距離運用に対応するため、燃料タンク容量が4,500 Lに増量された。中間台車は枕ばねを空気ばねとしたTR101A形で、空気ばね圧の変化で軸重を調整する機構に変更され、運転台から調整操作が行えるようになった。
盛岡機関区の他、吹田第一機関区(現・吹田機関区)・鳥栖機関区にも配置され、非電化幹線の旅客列車の無煙化を推進した。
DD51 1 - 19までは正面の塗りわけが異なり、白帯はサイドと同じ高さでナンバープレートの下を通っており、末期には磐越西線などの運用で鉄道ファンの注目を集めていた(末期のDD51 2など、量産機と同じ塗り分けになったものも存在した)。
末期は吹田第一機関区と東新潟機関区に集中配置され、東新潟の車両は磐越西線で使用されていたが、他地区で余剰となったDD51形の転入により1984年(昭和59年)ごろまでに運用を離脱し、1986年(昭和61年)に廃車された。一方吹田第一の車両は大阪近郊の貨物列車のほか、福知山線では普通列車も牽引していたが、1984年(昭和59年)2月で運用を離脱し、1985年(昭和60年)に廃車された。