概要
1962年に信越本線の碓氷峠区間（横軽）の本務機用に54両が製造された電気機関車である。同区間の補機用であるEF63とは同時期に設計・製造されており、両者は協調運転が可能な設計になっている。
設計・構造
重連運転を行うことから、新系列直流F型機関車としては初めて正面に貫通扉を設け、台車は軽量化と軸重移動を抑制するため、動輪が3軸×2のDT-124形となった。
また当初は自重を92tに抑える目論見があり、屋根や屋上モニターにガラス繊維強化プラスチックを使用して軽量化を図ったが、ほどなく信越本線内が高規格化されたため、逆に死重を積む羽目になってしまい、あまり意味をなさなかった事例もある。
なお、EF64は当機やEF63を設計の母体として、横軽用の装備を撤去のうえ機構を整理、EF60並みの低速設定ギアをEF65と同等の高速ギア比として、高速対応化した汎用勾配線機である。
運用
貨物列車の減少や、首都圏と北陸圏は信越本線より距離の長い上越線経由の方が早く到達でき、かつ長編成が組めることから、国鉄の経営が傾いた1970年代から運用は次第に減少していった。1975年には、横軽で発生した暴走転落事故で罹災した2両が廃車になっており、代替として製造されたのは横軽には使用できない、汎用性だけがとりえのEF81であった。
誕生から20年余りたった1984年には、約半数が東海道本線・山陽本線のEF58が担当する荷物列車の置き換え用として転出した。しかし、この運用も1986年には荷物列車が廃止となったことで全廃され、本来の信越本線での運用も激減する一方であった。JR化した際に引き継がれたのはわずか6両で末期は3両となり、細々と臨時列車や新幹線工事のための工臨運用についていた。これも1997年の長野新幹線開業による碓氷峠区間の廃止で、完全に用途を失い、1999年までに廃車となっている。
なお、東海道本線・山陽本線の運用では、元々高速走行対応ではない車両を長区間高速で走らせたことから、故障が相次ぎ、代走でEF58やEF65(この場合、暖房はかからない)が走ったほどであった。また、JR化までには全廃されていたが、1両が1988年の瀬戸大橋開業前の試運転で死重として使用されており、登場時にはまず想定していなかった鉄路を伝っての四国入りも果たしている。
2024年現在は、碓氷峠鉄道文化むらで1号機と54号機の2両が静態保存されている。
かつては長野総合車両センターや塩尻機関区篠ノ井派出などにも保管されていたが、いずれも解体されている。
