Die bei deutschen Bahnfahrzeugen üblicherweise verwendeten Einphasen-Wechselstrommotoren waren in den Siebzigern an die Grenzen ihrer Entwicklung gelangt, so dass der Umstieg auf Drehstrommotoren notwendig wurde. Während die herkömmlichen Motoren ein ausgesprochen geschwindigkeitsabhängiges Drehmomentprofil aufwiesen und deswegen unterschiedliche Loks für unterschiedliche Zugkräfte und Höchstgeschwindigkeiten entwickelt werden mussten, sah es unter Einsatz der Drehstromtechnik ganz anders aus. Damit konnten schnellfahrende Universalloks entwickelt werden, die auch mit schweren Güterzügen noch gut zurecht kommen.

Das größte Problem der Drehstromtechnik ist die Ansteuerung der Motoren mit der für jede Geschwindigkeit passenden Frequenz, was bei den früheren Versuchen mit Drehstromloks zu Beginn des 20. Jahrhunderts letztlich zur Einstellung der Versuche geführt hatte. Nun war es mit Hilfe der modernen Halbleitertechnik möglich, in Stromrichtern die Wechselspannung aus der Oberleitung in Drehstrom von beliebiger Frequenz und Spannung umzuwandeln. Außerdem konnte nun die Energie der dynamischen Bremsen direkt in die Oberleitung zurückgespeist werden, statt in Bremswiederständen in nutzlose Wärme umgewandelt zu werden. Bei der Baureihe 120 wurde auch zum ersten Mal der Haupttransformator unter dem Fahrzeugboden angebracht, womit mehr Platz im Maschinenraum geschaffen werden konnte.

In den Siebzigern hatte Henschel die dieselelektrische DE 2500 und die elektrische E 1200 bereits mit einem Drehstromantrieb erprobt. Ziel war es nun, mit der Baureihe 120⁰ eine deutlich leistungsfähigere, 200 km/h schnelle Universallokomotive zu entwickeln. In den Jahren 1979 und 1980 wurden insgesamt fünf Vorserienloks gebaut, die mit einer Höchstgeschwindigkeit von vorerst 160 km/h erprobt wurden. Ein Exemplar stellte im August 1980 einen Rekord mit 231 km/h auf und das fünfte Exemplar wurde bereits ab Werk für 200 km/h zugelassen. 1984 stellte eine der Vorserienloks mit geänderter Übersetzung einen neuen Rekord mit 265 km/h auf.

Im gleichen Jahr wurden diese fünf Exemplare offiziell in den Planeinsatz übernommen und 60 weitere Serienmaschinen bestellt. Die Vorserienmaschinen waren überwiegend als Baureihe 752 als Bahndienstfahrzeuge eingesetzt. Sie wurden zum Teil als Erprobungsträger verwendet und dabei mehrmals umgebaut. Dabei hatten sie auch einen wichtigen Anteil an der Entwicklung des ICE 1, dessen Triebköpfe direkt aus der Baureihe 120 abgeleitet wurden.

Ab 1987 erfolgte die Auslieferung der Serienmaschinen als Baureihe 120¹. Sie wurden gleich in den ersten Jahren stark strapaziert, da sie tagsüber vor allem vor Intercitys zum Einsatz kamen und nachts schwere Güterzüge ziehen mussten. Erst mit der zweiten Stufe der Bahnreform 1999 kamen die Loks der Baureihe 120 zur DB Fernverkehr und standen damit nicht mehr für den Einsatz vor Güterzügen zur Verfügung. Ab 2007 wurden insgesamt acht Stück für den Einsatz mit 160 km/h schnellen Wendezügen umgebaut und als Baureihe 120² bezeichnet. Trotz der Verfügbarkeit modernerer Loks wie der Baureihe 101 blieb die Baureihe 120 auch nach 2010 ein wichtiger Teil des IC-Verkehrs. Teilweise wurden sogar schon abgestellte Maschinen bei gestiegener Nachfrage wieder reaktiviert. Die letzte Fahrt im Fernverkehr fand dann im Juli 2020 statt.