Neben der Baureihe 01 nahm man sich auch die 03 vor, um von aus ihr eine Variante mit Stromlinienverkleidung und drei Zylindern zu entwickeln. Das Ergebnis war die Baureihe 0310, die für 150 km/h ausgelegt war und ab 1940 nur noch für 140 zugelassen war. Statt der bestellten 140 Maschinen wurden schließlich nur 60 fertiggestellt, da sich die Produktion seit Kriegsausbruch auf Güterzugloks konzentrierte. Bei Exemplaren, die von Borsig und Krauss-Maffei geliefert wurden, zog man die Verkleidung über das komplette Trieb- und Fahrwerk bis kurz oberhalb der Schienenoberkante, Krupp hingegen ließ einen Ausschnitt im Bereich der Kuppelachsen bis knapp oberhalb der Achsen. Da die ursprüngliche Maschine nur für zwei Zylinder ausgelegt war, konnte man bei der 0310 den Dampf nicht optimal zwischen den drei Zylindern verteilen und so sank die indizierte Leistung im Vergleich zur 03 um fast 200 PS.
Obwohl Stromlinienloks über einen etwa 50% niedrigeren Luftwiderstand verfügten, schränkte die Verkleidung nicht nur die Zugänglichkeit bei der Wartung ein, sondern auch die Kühlung des Triebwerks. So wurde schon ab 1942 bei den vollverkleideten Maschinen nach und nach die Verkleidung bis oberhalb der Kuppelräder entfernt. Die Krupp-Maschinen liefen vorerst weiter mit ihrer eingeschnittenen Verkleidung. Nach dem Krieg war vorerst auf beiden Seiten des eisernen Vorhangs kein Verkehr mit den Geschwindigkeiten möglich, bei denen die Stromlinienverkleidung Vorteile gegenüber herkömmlichen Loks bot. Da diese zudem oft in einem sehr schlechten Zustand war, entfernte man sie bei allen Loks komplett. Ein auffälliges Merkmal dieser Maschinen war von nun an die oben abgeschrägte Rauchkammer, aber bei einigen Umbauten wurde auch eine neue Rauchkammer mit runder Tür verbaut.
Bei den 26 Maschinen der Bundesbahn beschränkten sich die späteren Umbauten hauptsächlich darauf, die nicht alterungsbeständigen Kessel aus St 47 K gegen neue aus einer langlebigeren Legierung zu ersetzen. Obwohl die neuen Kessel über eine Verbrennungskammer verfügten, lag die Leistung nur minimal höher als vorher. Sie wurden schon zwischen Ende 1965 und Ende 1966 abgestellt und schließlich ohne Ausnahme verschrottet.
Da der Lokmangel bei der Reichsbahn gravierender war, bezog man 16 der 17 Exemplare der 0310 in das Rekonstruktionsprogramm ein. Beim anschließenden grundlegenden Neuaufbau wurden die modernsten Konstruktionsprinzipien angewendet, um die Loks noch für einige Jahre vor den hochwertigsten Schnellzügen einsetzen zu können. In dem Zeitraum, als ihre Schwestern bei der Bundesbahn schon ausgemustert wurden, erhielten fast alle Maschinen in der DDR eine Ölhauptfeuerung. Vor allem mit letzterer war eine erhebliche Leistungssteigerung möglich, zum Teil werden Angaben von 2.350 PS gemacht. Nachdem die rekonstruierten Maschinen teilweise monatliche Laufleistungen von mehr als 20.000 km erreicht hatten, wurden sie bis 1980 ausgemustert.