Zu Beginn der fünfziger Jahre entwickelte die Reichsbahn zwei Tenderloks der Achsfolge 1'D2', um eine Vielzahl von alten Modellen zu ersetzen, die zum größten Teil noch aus der Länderbahnzeit stammten. Eine davon war die Baureihe 6510, die mit einer Achslast von 17,5 Tonnen für Hauptstrecken und gut ausgebaute Nebenstrecken geeignet war. Die Nummerierung ab 1000 aufwärts deutet darauf hin, dass es sich um eine Neubaulok handelte und erleichterte zudem die Unterscheidung von der Bundesbahn-Baureihe 65 mit der selben Achsfolge. Zur gleichen Zeit entstand die Baureihe 8310, welche nur 15 Tonnen Achslast hatte und deshalb auch langsamer und weniger leistungsfähig war.
Dem Trend der Zeit folgend, waren der Rahmen und Kessel der neuen Lok geschweißt. Ebenso wurde oberhalb der Rauchkammer ein Mischvorwärmer montiert, welcher das Kesselspeisewasser erwärmte und enthärtete. Somit konnte beim Wasser eine Ersparnis von über 10 Prozent erreicht werden. Der Vorteil der gewählten Achsanordnung mit einem hinteren Drehgestell war, dass die Vorratsbehälter für eine Tenderlok sehr großzügig ausgeführt werden konnten. Darin fanden 9 Tonnen Kohle und 16 m³ Wasser Platz. Wie bei allen Neubauten der Reichsbahn wurde die Konstruktion auf den Betrieb mit der minderwertigeren Braunkohle ausgelegt, wobei vor allem die Dimensionierung der Rostfläche eine große Rolle spielt. Die 65 1004 wurde als einzige Tenderlok auf Kohlenstaubfeuerung umgebaut, was jedoch 1962 wieder rückgängig gemacht wurde.
Insgesamt beschaffte die Reichsbahn 88 Stück, von denen die ersten beiden vom LEW Hennigsdorf gefertigt wurden und der Rest vom Lokomotivbau Karl Marx Babelsberg. Sieben weitere wurden für das Chemiekombinat Leuna produziert. Ein wichtiges Einsatzgebiet der Loks der Reichsbahn waren Doppelstockzüge. Da sich darunter auch Wendezüge befanden, wurden neun Maschinen mit einer Wendezugsteuerung ausgerüstet. Als Dieselloks der Baureihe V 180 diese Einsätze übernahmen, zogen die Loks der Baureihe 6510 fast nur noch Güterzüge. Ihre Ausmusterung erfolgte bis 1977 und heute sind noch drei Stück erhalten, die in der Folgezeit als Heizloks verwendet wurden und deshalb überlebten.