田端運転所
DE10およびDE11(ぐんま車両センター所属)
尾久車両センター構内での入換作業や千葉地区や総武本線越中島支線での工事列車に使用されるために当所に常時最低2両常駐している。
なお、2017年3月のダイヤ改正までは宇都宮運転所所属であったが、同改正による宇都宮運転所車両無配置化による車両移籍によって、DE11 1両は、2016年12月21日付で、DE10 1000番台に関しては2017年3月4日付で高崎車両センター高崎支所に転属しているため、従来から常駐車両として稼働していた車両が中心であることは変わりがない。またこれらの車両には、田端運転所にディーゼル機関車が配置されていた時代から稼働している車両も含まれる。
JR東日本管内の他の機関車配置区所においては蒸気機関車を除く(蒸気機関車は、大掛かりな作業の場合埼玉県にある大宮総合車両センターに隣接するJR貨物大宮車両所へ入場の上JR東日本の社員による作業が行われるため)機関車の台車検査等の車体解体を伴う検査を行う場合は、総合車両工場である秋田総合車両センターまで回送の上実施されている。またオーバーホールにあたる全般検査は、秋田県にある秋田総合車両センターに入場して実施されており、入出場に関連する回送列車はEF65に関しては交流電化区間が途中にある関係により自走にての入庫ができないため自走での入出庫が不可能である。
自所所属のEF81も自走だけではなく、長岡車両センター所属のEF64形電気機関車で長岡まで牽引しEF81に引き継ぐ形での運転や、自所のEF81の牽引にて行われることもある。理由として自社路線を使用しての回送ではあるが、回送経路が尾久 - 高崎線経由上越線 - 長岡 - 羽越・奥羽本線 - 土崎間という長距離移動になるため、故障して自走ができない、検査回帰日数や、検査走行距離(鉄道車両の検査は日数および指定走行距離のどちらか早く達した時点で行われる)などの関係で自走ができないなどがある。
当所に限らずJR旅客会社に配置されている機関車はいずれも国鉄時代に製造されており、最新の車両でも耐用年数をはるかに超えた車両ばかりである(現在、当所に所属する機関車の一番古い製造年度は昭和48年度発注の車両、最新でも昭和52年度発注の車両である。また国鉄形電気機関車における新製車両の最終生産機はぐんま車両センターに所属するEF64 1053号機が1982年(昭和57年)10月28日落成である。なお、国鉄時代に製造された車両の耐用年数は30年である)。21世紀に入って新製されたEF510 500番台は、寝台特急の定期運行終了後に全車がJR貨物に売却されており、後継車がない。
EF80 63碓氷峠鉄道文化むら保存車交直両用電気機関車では国鉄で2例目となる量産形式で、常磐線系統の客貨列車用として1962年から1967年までに63両が製造され、田端機関区および勝田電車区(のちに一部が内郷機関区に転属となるが、内郷機関区廃止後は田端機関区(運転所)に大半の車両が移動している)に配置された。当初は旅客列車も牽引する計画であったが、近郊列車は電車(401/403系近郊型交直流電車)を使用することとなったため、優等列車や長距離旅客列車、貨物列車を中心に運用されることになる。
1961年6月1日、常磐線の取手 - 勝田間が電化されたが、従来の直流電化を延伸した場合では茨城県石岡市柿岡にある地磁気観測所での地磁気観測に影響を与えるために交流電化とされた。この区間を走行する電車・電気機関車は取手 - 藤代間にデッドセクションを設けて、走行中に直流と交流とを切り替える車上切換方式とすることが決定し、国鉄では、1959年にED46(→ED92)1両を試作した。日本初のD型動輪配置の交直両用電気機関車である同形式は東北本線や常磐線で各種試験が行われ、試用結果を反映させて開発・製造されたのが本形式である。常磐線経由の優等列車にも投入されている。
このほかにも1964年に尾久機関区を統合するまでは、貨物牽引運用中心の機関区だったこともあり、貨物用蒸気機関車、入れ替え用ディーゼル機関車の配置もされている。
須賀線:東北本線の貨物支線(通称、須賀線または北王子線、2014年に廃止)で2両が使用されていた機関車、AB10形蓄電池機関車から架線から電気を集電できるように改造された。製造当初は東京機関区所属。(当時の田端機関区(運転所))は蒸気機関車の車両基地であったためであるが、田端運転所構内が電化されたのちは当所に転属となる(車両自体は北王子貨物駅に常駐し、検査の時のみ所属区に戻る運用であった)。
2015年10月17日、高崎線鴻巣 - 北本間を単機走行中に走行不能となる重大な車両故障が発生し、他の余剰車両の廃車時期と重なったため、修復されるとことなく廃車予定車両を当該車両と差し替えの上、11月26日に長野総合車両センターへ回送され、後に廃車・解体された)など3両が廃車された。 EF65 1118号機 EF65 1019号機(「急行レインボー会津路」使用車回送)
車両無配置になるまでの当区におけるEF65
寝台特急「あけぼの」牽引開始に際し、EF58から置き換えのために1970年(昭和45年)10月1日ダイヤ改正から配置された。
1986年11月1日のダイヤ改正時に、東京機関区(現在:廃止)車両無配置化による新鶴見機関区転属車両のうちの一部の車両が当所に転属した。これは国鉄分割民営化時に新鶴見機関区がJR貨物に継承されるため、東京駅発東海道線旅客列車牽引にあたる機関車を旅客会社に継承させ、当所で管理するために取られた措置である。
1019号機がEF81 95号機と同様の「レインボー」専用塗装となったが、1998年に1019号機が廃車される直前に1118号機が同様の塗装(同様のデザインだが細部が異なる)となった。1019号機が廃車されるまでの約3か月間1019号機と1118号機の2両が同塗装で稼働していた(1998年8月26日に1019号機が廃車回送される際には1118号機が大宮総合車両センターまでの牽引を担当している。なお1019号機の書類上における正式な廃車日は1998年9月1日)。
1118号機には塗色変更前の瀬戸大橋線開通による1988年4月13日東京駅発の客車「瀬戸」の高松への延伸下り1番列車を「祝・瀬戸大橋開通」の記念スペシャルヘッドマークを取り付け運行されている。
寝台特急「北斗星」「カシオペア」および常磐線貨物列車牽引用に長年の長距離走行でトラブルが目立つようになったEF81からの置換えを目的として(EF510形電気機関車をベースに、保安装置がJR東日本管内の運用に合わせATS-P・ATS-Psでの搭載および上野 - 尾久間の最高速度45kmでの推進運転対応用スイッチ、交直流切り替え駅である黒磯駅構内を通過しながら交直流切り替えができるように車内に通過列車識別装置、デジタル無線装置などを搭載し、信号炎管(非常用発煙筒)を助士席側屋根上に移設したJR東日本管内での旅客列車牽引に合わせた機器を搭載した機関車でEF510の形態分類では量産二次型に分類される)EF81に比べ出力が増強されているため工事などの徐行区間などで発生した遅延の回復運転時にはその出力を発揮している。導入当初からヘッドマーク盗難対策がなされている510号機の写真を拡大すると対策部品の装着および南京錠の装着状況がわかる。EF510-501大宮車両センター一般公開時(JR東日本田端運転所所属時)EF510-510EF510 510号機 「カシオペア」色
導入は2009年度に2両(501・502号機)、2010年度に13両(503 - 515号機)の合計15両が新製配置された。