Um die Leistung der Einheitsloks bei gleichzeitiger Senkung des spezifischen Verbrauches zu erhöhen, baute man zwei Mitteldruck-Versuchsloks auf Basis der Baureihe 03 und bezeichnete sie als Baureihe 04. Das Ziel war, Serienmaschinen in Zukunft mit einem Kesseldruck von 25 statt 16 bar fahren zu lassen. Die wichtigste Änderung zur Umsetzung der Pläne war die Verwendung hochfester Stahllegierungen bei den beiden gebauten Exemplaren. Die 04 001 stattete man mit einem Kessel aus Kupfer-Mangan-Stahl aus, während die 04 002 einen aus Chrom-Molybdän-Stahl bekam. Außerdem wählte man ein Triebwerk mit vier Zylindern in Verbundbauweise, um den höheren Dampfdruck besser ausnutzen zu können.
Erste Messungen ergaben, dass sich die Leistung von 1.980 PS bei der 03 auf etwa 2.320 PS erhöhte. Gleichzeitig sanken die spezifischen Verbräuche von Dampf und Kohle deutlich, obwohl die 03 auch schon als sehr sparsam galt. Der spezifische Dampfverbrauch reduzierte sich von 6,3 auf 5,2 kg/PSh, während der spezifische Kohleverbrauch bezogen auf die Zughakenleistung von 1,13 auf 0,96 kg/PSh sank. Obwohl der Kessel an sich den höheren Belastungen standhalten konnte, zeigten sich schon nach kurzer Zeit im Bereich der Feuerbüchse an Nähten und Stehbolzen Undichtigkeiten. Dies versuchte man nachträglich durch Umbauten in den Griff zu bekommen, jedoch gelang es nicht. In der Folge wurde der Kesseldruck vorerst auf 20 bar reduziert und später sogar auf 16 bar.
Die beiden Maschinen waren nun baulich den Prototypen der etwas schwereren Baureihe 02 sehr ähnlich, weshalb sie von nun an als 02 101 und 02 102 eingesetzt wurden. Mit nur noch 2.100 PS hatten sie von nun an keine großen Vorteile mehr im Vergleich zu den einfacher zu wartenden 03. Ein Kesselzerknall bei der 102 am 3. April 1939 gab schließlich den Anlass, auch die andere Maschine auszumustern. Auch der Einsatz weiterer Serienloks anderer Baureihen mit 20 bar konnte nicht überzeugen, da die festeren Stahllegierungen viel stärkere Alterungserscheinungen aufwiesen als die herkömmlichen Stähle. Somit wurden schließlich alle Einheitsloks weiterhin mit 16 bar Kesseldruck betrieben. Durch den Kriegsausbruch unterblieben weitere vielversprechende Entwicklungen hinsichtlich des Kesseldruckes. Es gab nur vereinzelt Versuche mit extrem hohen Drücken, diese blieben aber ebenfalls erfolglos.
