Auch bei den Nachfolgern der GP28 und GP35 wurde wieder zuerst die stärkere Variante mit 3.000 PS als GP40 angeboten. Die größere Neuerung dieser Generation war die Einführung des neuen Motors des Typs EMD 645, welcher über 645 Kubikzoll bzw. 10,6 Liter Hubraum pro Zylinder verfügte. Um den neuen Motor unterzubringen, wurde der Rahmen der Lok mitsamt Aufbauten um drei Fuß bzw. 914 mm verlängert. Optisch konnten diese Loks außerdem durch die drei gleich großen Lüfter auf dem hinteren Teil der Aufbauten erkannt werden. In den USA und Kanada wurden zwischen 1965 und 1971 insgesamt 1.187 Stück für US-Kunden, 16 Stück für die Canadian National und 18 Stück für zwei mexikanische Bahngesellschaften gebaut. Die Norfolk & Western Railway machte als einziger Kunde Gebrauch von der Möglichkeit, je einen Führerpult in jeder Fahrtrichtung einbauen zu lassen. Für den Betrieb vor Personenzügen wurden einige Maschinen als GP40P und GP40TC gebaut. Diese waren länger, um die Zugheizung unterbringen zu können.

Als leistungsschwächere Variante wurde ab 1966 die GP38 angeboten, die ohne Turbolader eine Leistung von 2.000 PS erreichte. Auch sie war ein wirtschaftlicher Erfolg mit 706 Exemplaren, von denen sechs an mexikanische Kunden ausgeliefert wurden. Abgeleitet von der GP38 wurde die GP38AC, welche einen Wechselstrom-Generator hatte. Von ihr gingen in den Jahren 1970 und 1971 insgesamt 21 Stück an die Canadian Pacific und 240 an US-Kunden.

Zwischenzeitlich war noch die GP39 entstanden, die von einem kleineren Motor mit zwölf Zylindern und Turbolader angetrieben wurde. Sie erreichte 2.300 PS und war damit etwas oberhalb der GP38 angesiedelt. Von ihr entstanden nur 23 Stück, zusätzlich ließ die Burlington Northern später einige GP30 und GP35 zur GP39 umbauen.