Mit ihren 20 Tonnen Achslast konnte die Baureihe 01 auf vielen Strecken nicht eingesetzt werden. Zwar sahen die Planungen den Ausbau aller Hauptstrecken für diese Lasten vor, jedoch konnte dieses Vorhaben auf Grund der Wirtschaftskrise nicht umgesetzt werden, zudem hätte es nicht innerhalb einiger Jahre abgeschlossen werden können. Somit entwickelte man die Baureihe 03, welche fast baugleich mit der 01 war, jedoch leichter.
Die hauptsächlichen Änderungen bestanden daraus, dass der Barrenrahmen nun nur noch 90 statt 100 mm stark war, der Durchmesser der Zylinder von 650 auf 600 mm verringert wurde und zudem der Druck des geringfügig verkleinerten Kessels auf 14 bar herabgesetzt wurde. Damit erreichte man bei annähernd identischen Außenmaßen eine Achslast von 17,7 und später 18,1 Tonnen und erweiterte somit die Auswahl der befahrbaren Strecken deutlich. Nach den ersten drei Exemplaren erhöhte man den Kesseldruck analog zu den meisten Einheitsloks auf 16 bar, verringerte jedoch im Gegenzug den Durchmesser der Zylinder weiter auf 570 mm.
Wie auch bei der 01 lag die Höchstgeschwindigkeit anfangs bei 120 km/h und später ab der 03 163 bei 130 km/h, nachdem man den Durchmesser der Vorlaufräder vergrößert hatte. Da die Reihe sogar für 140 km/h entworfen worden war, konnten einige Exemplare nach Anpassung der Bremsausrüstung auch für diese Geschwindigkeit zugelassen werden. Bei wenigen Maschinen konnten die Leistungen in den hohen Geschwindigkeitsbereichen durch die Verwendung einer kompletten oder teilweisen Stromlinienverkleidung zum Teil erheblich verbessert werden, jedoch montierte man diese wie auch bei der Weiterentwicklung 0310 später wieder ab. Die Serienmaschinen konnten in der Ebene Züge von 430 Tonnen mit 120 km/h und 790 Tonnen mit 100 km/h ziehen.
Die drei Kuppelachsen waren fest im Rahmen gelagert und nur die mittlere Antriebsachse hatte um 15 mm abgeschwächte Spurkränze. Das vordere Drehgestell war um 100 mm seitlich verschiebbar, die hinter der Feuerbüchse liegende Nachlaufachse war eine Adamsachse und wies 140 mm Spielraum auf. Wie bei ihrer schwereren Schwester waren die Räder des Drehgestells je nach Baujahr 850 oder 1.000 mm groß, die Kuppelräder 2.000 mm und die Räder der Nachlaufachse 1.250 mm.
Mit insgesamt 298 gebauten Maschinen zwischen 1930 und 1938 erreichte die 03 eine größere Stückzahl als die 01. Nach dem Zweiten Weltkrieg erhielten die westdeutsche Bundesbahn 154, die ostdeutsche Reichsbahn 86 und die Polnische PKP etwa 40 Stück. Bei letzterer wurden die Maschinen Pm 2 genannt. Bei der Bundesbahn waren 1968 nur noch 45 Exemplare im Einsatz, die bis 1972 alle abgestellt wurden. Die Reichsbahn rüstete beschädigte Lokomotiven mit einem geschweißten Stehkessel und Mischvorwärmern aus. Der größere Teil von 55 Stück wurde sogar vollständig rekonstruiert und zwischen 1969 und 1975 mit komplett geschweißten Neubaukesseln versehen. Durch die Verbrennungskammer hatten sie nur noch 5.700 mm lange Heizrohre statt der 6.800 mm der ursprünglichen Kessel, was schon im problematischen Bereich lag. Sie verfügten über eine um etwa 100 kW gesteigerte Leistung und wurden auch in den achtziger Jahren noch eingesetzt.