概要
非電化亜幹線及び非電化幹線区間の無煙化のために1957(昭和32)年に先行試作車が製造され、その後1963(昭和38)年まで増備された機関車であり、国内初の量産ベースに乗ったディーゼル機関車。この頃はまだ大容量の液体式変速機の技術が未熟であったため、電気式を採用していた。
また速度制御は前作のDD50同様、電気式ではなく空気圧式が採用されている。
DD50同様重連総括制御が可能であるが、重連運用が前提となっているDD50と異なり、単機運用を前提としていたため車体は両運転台となっている。また、DD50では軸重過多であることが問題となったので軸重を最大でも14.5tにおさえて線路規格の低い亜幹線にも入線出来るようにし、更にDD50には搭載されていなかった暖房用の蒸気発生機を搭載している。
スイスヅルツァー（スルザー）社開発・製造：三菱重工の直列8気筒直噴式ディーゼルエンジンを搭載した0番台とドイツMAN社開発・製造：川崎車輛および日立製作所のV型12気筒予燃焼室式ディーゼルエンジンを搭載した500番台がある(0番台、500番台ともエンジンはライセンス生産品)。
課題
電気式ディーゼル機関車自体は構造が単純ではあるが、肝心のエンジンがライセンス生産品であり、また搭載機器が多いため１両当たりの価格が高く大量増備には不向きであった。
「低速域でD51、高速域でC57の性能を」という目標で開発されたものの、当時の構造（ワード・レオナード方式；直流発電・直流モーター駆動）では重い割に出力が低く（当時の新性能電車の電動車1.25両程度。戦前の関西私鉄の旧性能大型高速電車や国鉄72系の電動車1両程度）、登板では重連を強いられ、平地でも亜幹線用の蒸気機関車(C58)と同程度に留まった。
何より重量（軸重）の問題から、当時の技術ではこれ以上の出力を「電気式」で実現することが極めて困難であった。
そのため、その後国鉄が開発したディーゼル機関車は(世界的には亜流である)トルコンを使用した「液体式」に移行することになり、日本に於ける本格的な電気式ディーゼル機関車の登場は、民営化後の1993年に登場するDF200まで待つこととなる。
その活躍
試作機7両は高松・米子・敦賀・亀山に分散配置され、予讃/土讃本線、山陰本線・北陸本線・紀勢本線などで運用を開始した。
その後、NAN型を含めた量産車が各地に配置され、1963年までにヅルツァー型65両(試作機7両を含む)、MAN型73両が製造された。
東北地方
秋田機関区 奥羽本線 羽越本線
郡山機関区 磐越西線
中部地方
長野機関区 中央東線 篠ノ井線
敦賀機関区→富山機関区 北陸本線
近畿地方
亀山機関区 関西本線 紀勢本線
中国地方
米子機関区 山陰本線
四国地方
高松運転所 予讃本線 土讃本線
高知機関区 土讃本線
九州地方
大分機関区→宮崎機関区 日豊本線
秋田や郡山、宮崎ではMAN型のみ配置、逆に敦賀（富山）や長野ではヅルツァー型のみ配置した例があった。また、急勾配を伴う線区では煙害対策として、優等旅客列車の牽引に使用されるケースが多かった。北海道での定期運用については室蘭本線での試運転が一回行われたが、極寒地の北海道では不向きと判断され導入されなかった。
全軸推進で全軸重を動軸重に使えたことや、弱め界磁機能の装備などで、軽量客車数両を牽いての運転であれば、急行運用も可能ではあった。また重量列車の牽き出しも可能だった。
しかし、上記のように性能・価格上の問題から、完全な蒸気機関車の後継車とはなり得ず、1962(昭和37)年に1000馬力級エンジン2基を搭載した強力な液体式ディーゼル機関車のDD51形が登場、量産が進むにつれ当型式を置き換えるようになる。
また幹線の電化も進行するようになり、1960年代末になると東日本方面の配置が消滅、比較的列車重量の軽い亜幹線に転用されることになる。
動力近代化が一段落した1976年10月以降、MAN型を中心に老朽廃車が始まった。さらに主な活躍の場であった紀勢本線や日豊本線(宮崎～鹿児島間)の電化、客車列車・貨物列車の削減もあって、車齢の若いDD51やDE10に追われてさらに廃車が進行、1981年にはMAN型の500番台が全廃になる。
ヅルツァー型の0番台も1983年に運用を終了して、1985年までに除籍された。
なお、民営化直前に保存機の1号機が動態化を視野に入れて復籍するが、実際に営業線を自走することはなかった。
DF50の運用で特に注目されたのが、日豊本線と紀勢本線における寝台特急の非電化区間の運用で、1963年の「みずほ」(門司-大分間)から始まった。これにより「みずほ」は定期特急列車を最初に牽引した初のディーゼル機関車となった。前者は、「富士」と「彗星」の牽引に引き継がれ、後者は1975年から寝台特急となった紀伊で運用された。
バリエーション
大半の車両が20年弱で廃車になるなど比較的活躍の期間が短かったが、それでも総数138両とまとまった数が製造されたこと、量産途中の改良や1965年以降の塗色変更、使用路線や担当工場などによる後天的改造で細部のバリエーションが非常に多い。
主なものだけでも側面フィルターの形状、ラジエーター開口部のサイズ、水切りや手すり、屋根の煙道、前面強化改造などが挙げられる。
鉄道模型でも比較的人気が高く、細部までこだわって模型を製作するマニアも多いと聞く。
保存車
現在は1号機と4号機、18号機が静態保存されている。ちなみに45号機は今でも一部が川の中に埋まっている(大雨による地滑りに巻き込まれて転落し、現地で解体された)。
500番台については全車が解体されているため現存しない。
