国鉄の動力近代化のために開発したディーゼル機関車。1962年に試作１号機が誕生した後、翌年から量産を開始し、旅客牽引用にSG（蒸気暖房）を搭載したグループや、貨物牽引用のSG非搭載グループ。さらに暖地向け、寒地向けなどが様々な仕様が登場した。

外観は運転室を車体中央に据えたセンターキャブ方式で、前後に延びるボンネット内にDML61Z形エンジン（1100馬力）を計２基搭載し、両端４軸を駆動させる。中間台車の２軸は駆動しないが、これによって１軸あたりの重量を軽減させ、規格の低い亜幹線へも入線できるようになっている。

その後、JRとなってからも新型のディーゼル機関車はほとんど登場しておらず、現在でも全国の非電化路線で客車・貨物列車牽引の主力として活躍している。JR貨物では更新工事も進められ、新しい塗色の登場など、話題が尽きない形式である。