Obwohl sie über ein zentrales Führerhaus verfügt, wie sie meist bei Rangierlokomotiven zu finden ist, handelt es sich bei der DD51 um eine Diesellokomotive für den Personen- und Güterverkehr auf Hauptstrecken. Für ausreichende Leistung sorgten zwei Motoren mit je 1.000 und später 1.100 PS, die sich jeweils auf einer Seite des Führerhauses befanden. Eine Besonderheit war die Anordnung mit drei zweiachsigen Drehgestellen, von denen nur die beiden äußeren hydraulisch angetrieben wurden. Das mittlere Drehgestell war notwendig, um die Achslast mit 15 Tonnen niedrig zu halten. Von den 649 gebauten Lokomotiven waren alle bis auf die ersten 53 für Mehrfachtraktion ausgerüstet und alle bis auf 110 verfügten über einen Dampferzeuger für den Personenverkehr.
Obwohl sie nur eine Höchstgeschwindigkeit von 95 km/h erreichten, wurden sie auch für Schnellzugverbindungen eingesetzt. Im Laufe der Zeit nahm ihr Einsatz im Personenverkehr ab, sodass JR Freight bei der Privatisierung des Eisenbahnsystems im Jahr 1987 zum größten Betreiber der DD51 mit 137 Stück war. Dort verloren die meisten bei einer Überholung ihre Dampferzeuger. Zwischen 2004 und 2012 wurden sechs an Myanmar verkauft. Zwei weitere wurden nach Thailand verkauft. Im Jahr 2016 waren in Japan nur noch 29 in Betrieb. Sieben wurden erhalten, darunter auch der Prototyp.
