国鉄EF81形電気機関車
1975年(昭和50年)10月に発生したEF62形の脱線による事故廃車の補充用を名目 として、昭和50年度第3次債務で製造された。
台車のブレーキてこ比、金具、リード線などに小変更があったが、前ロットとの大きな差異は見られない。
なおEF81 133 - 136は、上越線運用対応としてEF81 137以降に準じた改造を受けている。
湖西線開業用を名目として、昭和48年度第2次債務および昭和49年度第1次民有で製造された。全機が敦賀第二機関区に配置された。
直流避雷器がLA15Dに変更された。
大分鉄道事業部大分車両センターに配置され、関門トンネルを通過する寝台特急や貨物列車に使用されていたが、2005年(平成17年)の寝台特急「彗星」廃止後は、配置区のある大分までの定期運用がなくなったことでJR貨物門司機関区常駐となり、当時在籍していたEF81 410・411の2両は日常の検修作業を含めJR九州からの受託運用に充当されていた。
2009年の「はやぶさ・富士」廃止により定期運用を完全に失い、2010年12月までに全車が廃車となった。
JR貨物
1987年の分割民営化に際しては、56両が継承された。車号は、次のとおりである。
富山機関区:EF81 1 - 10・19 - 39・115 - 126・129
門司機関区:EF81 301 - 304・401 - 408
1989年以降、500番台・450番台を新規に製作している。これは民営化直後の貨物列車増発に対応するにあたり、交直流機関車が不足したためで、当時は旅客鉄道会社でも客車列車の本数が多かったことから、長距離列車に使用する本形式には車両の余裕がなかった(一方で交流機関車は民営化によって150両あまりの大量廃車が発生した)ためである。
落成から20年前後が経過し、延命を図るために1994年からは基本番台・400番台の大半に対して更新工事が施工されている。詳細は後述の更新工事の項を参照。
2003年(平成15年)から、日本海縦貫線貨物列車の委託を解消するため、JR東日本から余剰車を購入し、富山機関区と東新潟機関区に配置した。後継機の開発も行われ、日本海縦貫線では2002年からEF510形の使用が、関門トンネル区間では1,300 t列車を運用するため2007年からEH500形の使用が開始されている。これら新形式の投入により経年の高い初期車を中心に本形式の淘汰が進み、検査期限に余裕のある本形式は富山区から門司区へ転属が行われて九州内で運用されるED76形の置き換えが行われている。
設計仕様上は国鉄の電化区間すべてを1両で運用できる本形式ではあるが、国鉄時代は長距離を通しての運用は多くなかった。長距離走行による過度の消耗を防ぐほか、直流区間ではEF15形やEF58形・EF65形などが、交流区間では北陸本線でEF70形が、東北本線ではED71形・ED75形などが多数使用され、製作コストの高く相対的に性能の低い本形式を多用せずとも機関車の必要数を充足できる状況にあったことも影響する。
国鉄の合理化が進捗した1980年代以降、機関車の所要数を適正化する必要から、1両で長距離運用が可能な本形式が重用されるようになる。日本海縦貫線では、交流区間で運用効率に問題のあったEF70形を淘汰して北陸本線米原 - 田村間の交直接続を直通化し、直流区間でEF15形やEF58形などの老朽形式を淘汰し、本形式による直通運用の比重が増加していった。
東京地区では、EF81形より先に常磐線用に投入されていた同じ交直流機EF80形の老朽化に伴う本形式への置き換えに終始し、逆に東北本線ではすでに本形式が充当されていた交直流直通運用がEF65形1000番台・ED75形による運用に戻され、直通運用区間の比重は減少した。その後、分割民営化直前の1986年11月ダイヤ改正では秋田 - 青森間の奥羽本線区間で本形式の運用が開始され、大阪 - 青森間 1023.5 kmの日本海縦貫線直通運用となるとともに、同区間で使用してきたED75形700番台を津軽海峡線用の専用機に転用 する原資としている。
2018年(平成30年)度までの廃車車両は以下のとおり。JR東日本でも後期型の廃車も見られ、JR貨物では初期型中心に廃車が進んでいる。JR貨物の車両形式の冒頭にあるとおり、日本貨物鉄道(JR貨物)については出典における検証可能性の都合上から2016年度(2018年11月現在)までの表記となっている。
1992年(平成4年)度 - 1両 JR東日本 - EF81 70(1両)
1993年(平成5年)度 - 1両 JR東日本 - EF81 63(1両) JR貨物中央研修センターで運転シミュレータとして使用されている。塗装は500番台と同じJR貨物標準色。
1995年(平成7年)度 - 2両 JR九州 - EF81 412・414(2両)
1996年(平成8年)度 - 3両 JR東日本 - EF81 64・65・71(3両)
1998年(平成10年)度 - 1両 JR東日本 - EF81 62(1両)
1999年(平成11年)度 - 2両 JR東日本 - EF81 72・74(2両)
2000年(平成12年)度 - 6両 JR東日本 - EF81 11・12・67 - 69・73(6両)
2001年(平成13年)度 - 4両 JR東日本 - EF81 13・14・15(3両) JR西日本 - EF81 105(1両)
2002年(平成14年)度 - 3両 JR東日本 - EF81 66・110(2両) JR西日本 - EF81 47(1両)