Die ТУ4 entstand für Schmalspurbahnen, die eine besonders geringe Achslast hatten. Dazu gehörten Torf- und Forstbahnen, die normalerweise in der für die Sowjetunion typischen Spurweite von 750 mm gebaut waren. Einige Loks waren für die Kapspur gebaut worden, die auf Kamtschatka verwendet wird. Im Zeitraum von 1961 bis 1972 wurden in der Maschinenfabrik Kambarka mehr als 3.200 Stück gebaut. Direkt nach dem Ende der Produktion der ТУ4 wurde die Produktion der ТУ6А gestartet, die sie später teilweise ersetzte.

Basierend auf der schmalspurigen Lokomotive ТУ6 (TU6) wurde ab 1973 in Kambarka die ТУ6А gebaut, welche nun 200 statt 90 PS hatte. Wie diese hatte sie zwei Drehgestelle mit mechanischer Kraftübertragung. Dabei war die ТУ6А unterhalb der stärkeren ТУ4 mit hydraulischer Kraftübertragung angeordnet. Äußerlich waren sie anfangs fast identisch, bis die optische Erscheinung bei späteren Maschinen verändert worden war. Die Stückzahl erreichte bis 1988 3.915, was sie zur am weitesten verbreiteten Schmalspurlokomotive der Sowjetunion machte. Viele kamen in Industriebetrieben zum Einsatz, eine schaffte es aber zur Kindereisenbahn in Jaroslawl.

In der Sowjetunion wurden bereits in den Zwanzigern die ersten Dieselloks gebaut, diese entstanden jedoch nur als Prototyp oder in sehr geringen Stückzahlen. Als 1941 die Produktion der Э^эл nach 46 Exemplaren eingestellt wurde, wurden keine Dieselloks mehr im Land gebaut. Bald wurden in den USA Loks von ALCO und Baldwin bestellt, wobei sich die RSD-1 von ALCO durchsetzte. Von den 70 auf den Weg in die Sowjetunion geschickten Exemplaren kamen 68 tatsächlich an und taten teilweise bis in die Achtziger ihren Dienst. Nach dem Kriegsende erfolgte der Entschluss, auf der Basis der RSD-1 eigene Loks zu bauen, sobald die Lokomotivfabrik in Charkiv wieder aufgebaut ist. Besonders die Fertigung des Motors mit neuen Methoden stellte eine Herausforderung dar, aber schließlich konnte 1947 die erste Lok der zunächst als ТЭ1-20 (TE1-20) bezeichneten Baureihe ausgeliefert werden. Die Bezeichnung setzte sich zusammen aus „dieselelektrische Nummer 1” und der Achslast von etwa 20 Tonnen. Später wurde die 20 aus der Bezeichnung weggelassen.

Im Großen und Ganzen entsprach die ТЭ1 der RSD-1, welche in der Sowjetunion als Д^a im Einsatz war. Der Motor entsprach weiterhin im Wesentlichen dem ALCO 539T und leistete wie dieser 1.000 PS. Die sonstigen Baugruppen wurden meist mit minimalen Änderungen übernommen, aber vorher auf das metrische System umgerechnet und wichen so um einige Millimeter von den amerikanischen Teilen ab. Nicht nur im generellen Aufbau, sondern auch in optischen Details entsprach die sowjetische Lok fast komplett ihrem Vorbild. Dies bedeutete ein breites Führerhaus mit tonnenförmigem Dach an einem Ende der Lok, an das sich jeweils ein schmalerer, langer bzw. kurzer Aufbau anschloss. Die vorhandenen Loks aus amerikanischer Produktion wurden im Rahmen von Wartungsarbeiten nach und nach mit Baugruppen nach metrischem System nachgerüstet und glichen sich so an die ТЭ1 an.

Die Dieselloks wurden oft in Regionen eingesetzt, in denen die Wasserversorgung von Dampfloks schwierig war. Einige kamen auch im Großraum Moskau oder zum Rangieren zum Einsatz und bis 1950 entstanden knapp 300 Exemplare. Als Variante für extrem kaltes Klima wurde die ТЭ5 in kleinen Stückzahlen gebaut. Bei ihr wurde das Führerhaus durch eine längere Einhausung erweitert, welche den Motor inklusive Turbolader und die Batterie vor der Kälte schützte. Zur Erprobung der Verwendung von Kohle in Dieselmotoren wurden 16 Exemplare zu Gasgeneratorloks ТЭ1^Г umgebaut und nach dem Ende der Erprobung wieder rückgebaut. Erst acht Jahre nach dem Ende der Fertigung der ТЭ1 folgte die Rangierlok ТЭМ1, deren Weiterentwicklungen mit ähnlichem Erscheinungsbild bis heute gebaut werden. Zur direkten Nachfolge der ТЭ1 entstand die ТЭ2, welche fast die gleiche Technik verwendete, aber aus zwei Sektionen bestand.

Als Weiterentwicklung der ТЭ2, welche die erste in Großserie gebaute, in der Sowjetunion entwickelte Diesellok war, entstand die ТЭ3. Das Kernstück war der neue Motor 2D100, der ein Gegenkolben-Dieselmotor mit zehn Zylindern und 20 Kolben war. Es handelte sich wieder um eine Doppellok, auf Grund der schwereren und doppelt so starken Motoren stand nun jedoch jede Sektion auf zwei dreiachsigen Drehgestellen. 

Die Doppelloks waren so konstruiert, dass jede Sektion auch unabhängig eingesetzt werden konnte. Viele Baugruppen waren immer noch die gleichen wie bei der ТЭ1 und ТЭ2, basierten also noch auf der ursprünglichen ALCO-Konstruktion. Das grundlegende Aussehen entsprach der ТЭ2, spätere Loks erhielten jedoch einen erhöhten Führerstand.

Da die Testfahrten gute Ergebnisse zeigten und die Leistung nun für den Ersatz der stärksten Dampfloks ausreichte, entschied man sich für die Einstellung der Produktion von Dampfloks. Zur Deckung des Bedarfs startete man die Fertigung der ТЭ3 in zwei großen Werken und ab 1963 kam Lugansk noch zusätzlich dazu. Bis 1973 entstanden insgesamt 6.808 Doppeleinheiten.

Zur Erreichung einer Gesamtleistung von 6.000 PS wurden einige Loks auf drei Sektionen umgebaut. Sobald neue Loks mit 3.000 PS pro Sektion verfügbar waren, wurden diese Loks wieder auf zwei Sektionen zurückgebaut. Für Personenzüge entstand die ТЭ7 auf Basis der ТЭ3, die 140 km/h erreichte. Die letzten ТЭ3 wurden in Russland bis 2003 im Güterverkehr eingesetzt. In anderen GUS-Staaten konnte man sie auch noch länger im Einsatz in der Industrie finden.

Nachdem Lomonossow bereits zwei unterschiedliche Dieselloks mit elektrischer Kraftübertragung hatte bauen lassen, wollte er zum Vergleich auch eine dritte Lokomotive mit einer anderen Art der Kraftübertragung bauen lassen. Das eigentlich vorgesehene hydrostatische Getriebe war noch nicht einsatzbereit. Somit entstand die erste und bis heute einzige Großdiesellok der Geschichte mit mechanischem Getriebe. Sie ging als Ю^m005 (Ju^m005) in Betrieb und wurde nach der Auswanderung von Lomonossow in Э^мх3 (Je^mch3) umbenannt.

Das Fahrwerk bestand aus fünf per Kuppelstangen angetriebenen Achsen und an den Enden jeweils einem ein- und einem zweiachsigen Drehgestell. Der Motor stammte von MAN und war der gleiche wie in der Э^эл2. Hier war er jedoch umsteuerbar ausgeführt, da das Getriebe nicht über einen Rückwärtsgang verfügte. Es hatte drei Gänge, die über eine magnetisch betriebene Reibungskupplung geschaltet wurden.

Obwohl die Lok einen sehr hohen Wirkungsgrad von knapp über 30 Prozent erreichte, war die Kraftübertragung nicht unproblematisch. Neben ruckartigen Belastungen auf den Kupplungen gab es auch Brüche von Zahnrädern. Bald wurde die Motorleistung von 1.200 auf 1.050 PS herabgesetzt. Aber auch dadurch wurden die Probleme nicht beseitigt, so dass es bald zur Stilllegung der Lok kam und sich die dieselelektrischen Konkurrenten durchsetzten.