Als auf der Tauernbahn die Reihe 380 mit Achsfolge 1'E den gestiegenen Gewichten der Schnellzüge nicht mehr gewachsen war, musste Gölsdorf eine noch stärkere Gebirgsschnellzuglok entwickeln. Da die maximale Achslast weiterhin auf 13,8 Tonnen begrenzt war, kam man nicht mehr mit insgesamt sechs Achsen aus. Auf Grund seiner vorangegangenen Erfahrungen mit seitlich verschiebbaren Kuppelachsen wagte er es, zum ersten Mal eine sechsfach gekuppelte Lok für die kurvige Bergstrecke zu entwickeln.

Um Kurven ab einem Radius von 150 Metern durchfahren zu können, war die Vorlaufachse um 50 mm radial einstellbar und drei der Kuppelachsen waren seitlich verschiebbar. Die Bewegungsfreiheit der zweiten und fünften Kuppelachse betrug 26 mm und die der sechsten 40 mm. Bei der dritten, die die Treibachse war, waren keine Spurkränze vorhanden. Um ein Verkeilen der Kuppelstangen in Kurven zu verhindern, waren diese an den letzten beiden Achsen mit Kardangelenken mit den Kurbelzapfen verbunden.

Der Kessel verjüngte sich nach vorne und war der größte, der bis dato an einer österreichischen Lok verbaut wurde. Mit der Ölfeuerung erzeugte dieser eine Leistung von 2.020 PS. Auf der Steigung der Tauernbahn von 28 Promille konnten damit 360 Tonnen schwere Schnellzüge mit 40 km/h gezogen werden. Zur Einhaltung der Achslasten wurde an vielen Stellen der Lok Leichtbau ins Extreme getrieben, was später zu Problemen bei der Haltbarkeit führte.

Obwohl das Fahrwerk auf Testfahrten bei bis zu 92 km/h gute Laufeigenschaften zeigte, erfolgte die Zulassung nur für 60 km/h. Es blieb jedoch bei einer einzigen Lok, die nach dem Ersten Weltkrieg von der BBÖ übernommen wurde und auf Grund der Pläne für die Elektrifizierung kein weiteres Mal gebaut wurde. Sie wurde 1928 nach einem Bruch in einem der Innenzylinder abgestellt. In Württemberg nutzte man die ansonsten guten Erfahrungen mit der Lok als Anlass für die Entwicklung der K mit der gleichen Achsfolge.

Für den Personennahverkehr entwickelte Gölsdorf die Tenderlok der Reihe 129 mit Achsfolge 1'C und einem Zweizylinder-Verbundtriebwerk mit langem Hub. Dies war das erste Mal, dass in Österreich diese Achsfolge für Personenzüge verwendet wurde. Sie konnten auf Versuchsfahrten problemlos 110 km/h laufen und erreichten bis zu 1.150 PS. Sie bildeten die Basis für die Reihe 229 der Südbahn, welche dank einer zusätzlichen Nachlaufachse größere Vorräte hatte. Sie kkStB bestellte daraufhin weitere Loks der Reihe 229 und baute auch ihre Loks der Reihe 129 gleichermaßen um.

Als Weiterentwicklung der Reihe 60, von der die meisten mit Nassdampf betrieben wurden und einige einen Clench-Dampftrocker hatten, ließ Gölsdorf ab 1909 die Reihe 160 mit Schmidt-Überhitzer bauen. Wie bei Maschinen von Gölsdorf üblich, wurde der Überhitzer trotzdem relativ klein gewählt, um auf den Import des ansonsten notwendigen Schmieröls zu verzichten. Ein sichtbarer Unterschied zur Reihe 60 war der fehlende zweite Dampfdom. Insgesamt 46 Loks wurden bis 1910 in Wiener Neustadt und von der Böhmisch-Mährischen Maschinenfabrik gebaut.

Nach dem ersten Weltkrieg kamen ganze 42 der 46 Loks nach Polen. Die PKP bezeichnete sie als Ti16 und während des Zweiten Weltkriegs wurden die Loks bei der Reichsbahn zur Baureihe 54⁰. Die restlichen Loks kamen nach Italien als Baureihe 605 der FS. 1939 wurde eine Lok in Ungarn von der MÁV als Baureihe 330.9 übernommen.

In Anbetracht der gestiegenen Zuggewichte nach der Jahrhundertwende sah sich Karl Gölsdorf gezwungen, unter Betracht der energiearmen, in Österreich verwendeten Kohle und der erlaubten Achslast von maximal 14,5 Tonnen eine Schnellzuglok mit großer Verdampfungsleistung zu entwickeln. Die Bauart Pacific kam nicht in Frage, da sich bereits bei der 1'C1'-Lok der Reihe 110 gezeigt hatte, dass sich eine ausrechend große Feuerbüchse unter Einhaltung der Achslasten nicht mit einer einzelnen Nachlaufachse realisieren ließ.

Für die geforderte Leistung von etwa 1.800 PS war unter Verwendung der österreichischen Kohle eine Rostfläche mit etwa 4,6 Quadratmetern notwendig. Somit drehte Gölsdorf die Achsanordnung der Pacific um, um über dem hinteren Drehgestell eine ausreichend große Feuerbüchse anbringen zu können. Der Kessel verjüngte sich, so dass der Innendurchmesser vorne 133 mm kleiner war als hinten. Der üblichen Praxis in Österreich zu dieser Zeit folgend, wurde statt eines Rauchröhrenüberhitzers nur ein Clench-Dampftrockner verbaut.

Um auch ohne vorlaufendes Drehgestell eine ausreichende Führung in der Kurve zu garantieren, wurde die Vorlaufachse mit der ersten Kuppelachse zu einem Krauss-Helmholtz-Lenkgestell verbunden. Das Drehgestell wurde zudem deichselartig vor seiner ersten Achse aufgehängt und seine erste Achse war zusätzlich um 20 mm seitlich verschiebbar, um die Beweglichkeit in Kurven zu verbessern.

Wie bei der Reihe 110 kam ein Vierzylinder-Verbundtriebwerk zum Einsatz, welches hier über etwas größere Zylinderdurchmesser verfügte. Die Hoch- und Niederdruckzylinder auf jeder Seite verfügten über einen gemeinsamen Schieberkasten, der aus einem Stück gegossen wurde. Alle Zylinder wirkten auf die zweite Kuppelachse, wobei die Räder mit einem Durchmesser von 2.140 mm für höhere Geschwindigkeiten ausgelegt waren. Die Zulassung erfolgte nur für 100 km/h, welche im Einsatz teilweise überschritten wurden.

Die insgesamt elf Maschinen kamen gewöhnlich mit 406 Tonnen schweren Zügen zum Einsatz, mit denen sie problemlos die Höchstgeschwindigkeit erreichen konnten. Nachdem ihre Weiterentwicklung in Form der Reihe 310 angeschafft worden war, wurden sie vom österreichischen Kernland nach Lemberg versetzt. Aus diesem Grund kamen die neun nach dem Ersten Weltkrieg verbliebenen Exemplare zur PKP, wo sie als Pn11 bezeichnet wurden und später auf Heißdampf umgebaut wurden. Im Zweiten Weltkrieg reihte die Reichsbahn die erbeuteten Maschinen als 16 051 bis 056 ein, diese kamen später jedoch wieder zur PKP zurück und wurden bis 1950 eingesetzt.

Mit den 1908 fertiggestellten Schnellzugloks der Reihe 210 hatte Karl Gölsdorf bereits gezeigt, dass man die geringere Kohlequalität in Österreich erfolgreich ausnutzen konnte, indem man die als Pacific bekannte Achsfolge 2'C1' umdrehte und somit eine größere Rostfläche erreichen konnte. Während die Reihe 210 nur einen Dampftrockner hatte, entwickelte man die Reihe 310 mit Heißdampfkessel und ansonsten fast identischer Ausführung.

Die Zylinder hatten die gleichen Maße wie bei der 210 und wirkten weiterhin auf die zweite Kuppelachse. Die Schieberkästen wurden nun jedoch nicht mehr in einem Stück gegossen, um bei Defekten nicht mehr die ganze Baugruppe ersetzen zu müssen. Obwohl die Kesselmaße der 210 und 310 in etwa gleich waren und der Dampftrockner der 210 mit 69,9 Quadratmetern größer war als der schmidtsche Überhitzer der 310, war letzterer deutlich effizienter.

Zwischen 1911 und 1916 wurden insgesamt 90 Exemplare bei verschiedenen Herstellern fertiggestellt. Je nach Serie betrug der Kesseldruck 15 oder 16 bar. Die zugelassene Höchstgeschwindigkeit blieb bei 100 km/h, konnte aber zum Hereinholen von Verspätungen bedenkenlos überschritten werden. Nach dem Ersten Weltkrieg kamen ganze 35 Stück als Reihe 375.0 zur CSD und zwölf Stück als Pn12 zur PKP. Im Zweiten Weltkrieg reihte die Reichsbahn die 310 in die Baureihe 16 ein und später übernahm die ÖBB diese Nummer. Bei der CSD blieben sie nur bis 1950 im Einsatz, bei der ÖBB bis 1957.

Während des ersten Weltkriegs sollten weitere Maschinen angeschafft werden, jedoch konnte die große Feuerbüchse auf Grund des Mangels an Kupfer nicht mehr gefertigt werden. Die Lösung war ein Brotankessel mit einer kleineren Feuerbüchse aus Stahl. Das Ergebnis waren die zehn Exemplare der Reihe 310.3, die mit einer Achslast von 15,4 Tonnen nicht mehr überall in Österreich fahren durften. Sieben noch nicht an die kkStB ausgelieferte Maschinen mussten wegen der Auflösung der kkStB an die Preußischen Staatsbahnen verkauft werden, die sie als S 11 zwischen Berlin und Kattowitz einsetzten. Die weiteren drei, noch nicht ausgelieferten Maschinen wurden an die PKP verkauft und als Pn12 eingesetzt. Nachdem Oberschlesien an Polen abgetreten worden war, kamen auch die ersten sieben an die PKP, die jedoch im Zweiten Weltkrieg zusammen mit den restlichen dreien unter Führung der Reichsbahn wieder nach Österreich kamen.

Die 310 war Gölsdorfs Meisterstück und gilt als bekannteste österreichische Dampflok, die auch nicht von der späteren, stärkeren 214 in den Schatten gestellt wird. Tatsächlich war sie beim Personal eher unbeliebt, da die Steuerung schwergängig war und das Triebwerk sehr aufwändig in der Wartung war. Deswegen wich man bereits in der Zeit zwischen den Weltkriegen teilweise auf einfachere Loks aus und stellte die 310 immer häufiger ab. Heute existieren noch die 310.15 im Technischen Nationalmuseum in Prag und die betriebsfähige 310.23 des Eisenbahnmuseums Strasshof.

Das Netz der kkStB umfasste viele Strecken, auf der neben Personen- auch Schnellzüge auf Grund der topografischen Begebenheiten nicht schneller als 70 oder 75 km/h fahren konnten. Als die zweifach gekuppelten Maschinen nicht mehr ausreichend für diese Dienste waren, musste man zu einer dreifach gekuppelten Maschine wechseln. Zu dieser Zeit war in anderen Ländern die Achsfolge 2'C beliebt, die jedoch zwischen den Kuppelrädern nicht viel Platz für eine große Feuerbüchse bot. Da man auf Grund der energieärmeren Kohle in Österreich eine Nachlaufachse brauchte, hatte man auch schon 1905 die Reihe 110 für schnellere Züge mit der Achsfolge 1'C1' eingeführt. Somit entwickelte Gölsdorf die Reihe 329 ebenfalls mit dieser Achsfolge, jedoch nur 1.614 mm großen Kuppelrädern. 

Das Fahrwerk wurde fast unverändert von der Tenderlok der Reihe 229 übernommen. Diese hatte ein Zweizylinder-Verbundtriebwerk und war bereits 1904 für Personenzüge eingeführt worden. Da nun die Wasser- und Kohlevorräte auf der Lok entfallen waren, konnte ein deutlich größerer Kessel verwendet werden. Dieser war hoch angeordnet worden, um eine noch größere Feuerbüchse über der letzten Kuppelachse und der Nachlaufachse anordnen zu können. Statt eines Schmidt-Überhitzers kam ein Dampftrockner der Bauart Clench-Gölsdorf zur Anwendung.

Die kkStB ließ 93 Exemplare bauen, die aus allen wichtigen Fabriken Österreichs kamen. Obwohl sie bei Testfahrten bis zu 110 km/h erreichten, erfolgte die Zulassung für 80 km/h. Auf einer zehn Promille steilen, kurvenreichen Steigung wurde mit 313 Tonnen Anhängelast eine Geschwindigkeit zwischen 42 und 45 km/h erreicht, was einer Leistung von 950 bis 1.000 PS entspricht. Alternativ konnten bei geringen Steigungen Gütereilzüge bis 750 Tonnen und herkömmliche Güterzüge bis 1.150 Tonnen befördert werden.

Neben der kkStB beschaffte die k.u.k. Militärbahn Banjaluka-Dobrlin zwei Exemplare und die MÁV ganze 65 Stück. Obwohl die MÁV ihre eigene Fabrik hatte, wurden alle Maschinen in den gleichen Fabriken gebaut, aus denen auch die Maschinen der kkStB kamen. Die ungarischen Maschinen hatten die Westinghouse-Druckluftbremse bekommen, während die österreichischen eine Vakuumbremse hatten.

Nach dem ersten Weltkrieg landeten nur noch 20 Loks bei den BBÖ. Die PKP hatte 21 Stück erhalten und diese als Ol11 bezeichnet. Nach dem Zweiten Weltkrieg erhielt die PKP weitere 14 der BBÖ-Maschinen, die von der Reichsbahn als Baureihe 35¹ nach Krakau umstationiert worden waren und somit nach Kriegsende in Polen standen. Ganze 38 Stück kamen in die Tschechoslowakei zur CSD, welche sie in die Reihe 354.1 einordnete. Sie wurden nach und nach alle in Heißdampf-Zwillinge umgebaut und hatten dabei auch elektrische Beleuchtung und eine Druckluftbremse bekommen. Die letzten von ihnen waren bis 1968 im Einsatz.

Als Nachfolger für die Schnellzugloks der Reihen 4 und 5 entwickelte Karl Gölsdorf die Reihe 6, die die erste Schnellzuglok aus seiner Hand war. Wie ihre Vorgängerinnen hatte sie ebenfalls je zwei Kuppel- und Laufachsen. Um die erforderliche Leistungssteigerung zu erzielen, beschritt Gölsdorf bei der Anordnung des Kessels einen anderen Weg, dessen Inspiration unter anderen an der berühmten Nummer 999 der Pennsylvania Railroad gefunden werden konnte.

Statt wie bisher zur Erreichung einer möglichst guten Laufruhe den Kessel sehr tief anzuordnen, kam hier ein Kessel mit größerem Durchmesser zum Einsatz, dessen Feuerbüchse komplett oberhalb der Rahmenwangen stand. Somit konnte durch eine größere Rost- und Verdampfungsfläche eine Dauerleistung von bis zu 900 PS erreicht werden. Außerdem wurde ein Zweizylinder-Verbundtriebwerk mit Hochdruckzylinder auf der rechten Seite verbaut.

Zwischen 1894 und 1898 entstanden insgesamt 68 Exemplare, die bei Testfahrten bis zu 130 km/h erreichten. Die Zulassung war trotzdem nur für in Österreich ausreichende 90 km/h erfolgt. Die BBÖ hatte nach dem Ersten Weltkrieg noch 20 Stück im Einsatz und nutzte sie bis 1932. 28 Stück taten bis 1938 als Reihe 264.0 bei der CSD ihren Dienst und neun weitere bei der PKP als Pd12.