国鉄ED78形電気機関車
また、冬期の架線凍結に備え前位側のパンタグラフを必要に応じ上昇させられる構造とした。
EF71形とは機器の共通化がなされ、KE77形ジャンパ連結器2基を通し両形式相互の重連総括制御が可能である。また、回生ブレーキを使用しない場合は同じサイリスタ制御を用いるED75 501(S型)やED77形との総括制御も可能であった。
なお、本形式とEF71形の板谷峠における牽引定数は以下のとおりであった。
ED78形単機...300t(最大330t)
EF71形単機...通常430t(最大450t)
ED78形重連...540t
EF71形とED78形の重連、もしくはEF71形重連...650t ED78形は粘着係数上はEF71同等以上の牽引が可能であるが、主電動機の熱容量が足らず制限が加わる。 EF71形の性能上は計画最大730tであったが、急勾配区間での非常ブレーキ時に加わる自連力(連結器に過大な力が掛かること)の影響から制限された。
新製後は、奥羽本線福島 - 山形間・仙山線で寝台特急「あけぼの」・急行「津軽」などの優等列車から貨物列車まで運用範囲は広汎にわたる。その運用は単機でのほか仙山線を中心に本形式同士での重連、奥羽本線内ではEF71形との重連運転も行われたほか、臨時列車の牽引や運用の都合で東北本線に入線したこともあった。
奥羽本線での運用は当初一部の列車を除きEF71形を板谷峠区間の補機として用い、本形式は前後区間を含め列車の牽引にあたる本務機とする方針であったが、仙山線の使用機関車を本形式に統一した1970年以降は奥羽本線と仙山線で機関車運用の分離が進められたことからEF71形が福島 - 山形間直通で列車を牽引することも増え、重連運用を必要とする列車を除き運用上本務機と補機の区分は明確なものではなくなった。
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EF71形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EF71形の補機連結が正式化された。