EF510形交直流電気機関車
0番代
JR貨物において日本海縦貫線の貨物列車牽引に使用されていたEF81形交直流電気機関車を置き換えるために開発され、2002（平成14）年から製造された。
日本海縦貫線は奥羽本線、羽越本線、信越本線、北陸本線、湖西線からなり、直流1500V、交流20kV・50Hzおよび60Hzの3種類の電気方式が混在している。国鉄・分割民営化後、JR貨物向けに同区間での運用を想定したEF500形交直流電気機関車（EF500-901）が川崎重工業・三菱電機で開発、試作されて1990（平成2）年に落成したが、6,000kWの過大な定格出力をもつことから輸送線区の実態に見合わず、その他の技術上の問題などから量産には至らずに2002（平成14）年に廃車となった。一方、こうした背景から日立製作所が定格出力を4,000kWにしたED500形を開発、JR貨物に提案して試用されたが、こちらも量産されずに除籍され、日立に返却されていた。
そこで、津軽海峡線を経由して首都圏と函館・五稜郭を結ぶ貨物輸送用としては、東芝が2車体永久固定方式、定格出力4,000kWのEH500形を開発して1997（平成9）年に試作機901号機が登場して量産されることになったが、日本海縦貫線には川崎重工業・三菱電機が開発し、定格出力を3,390kWに抑えたEF510形が投入されることになった。
EF510形の開発基本方針としては、平坦線区において1,300t列車の牽引を可能とすること、最高運転速度は110km/h、耐寒・耐雪構造の強化、安全性・信頼性の向上、保守性向上および省力化推進が挙げられる。
車体は箱型で、高運転台、非貫通、塗色は赤を基調として、裾部にアイボリーと灰色の帯を巻いている。愛称は公募により、「ECO-POWER
レッドサンダー」となり、車体側面にロゴが取付けられている。屋根上にはパンタグラフ（FPS5）と保護接地スイッチのみを搭載し、その他の特別高圧機器類は車体内部に設置されている。機器室内は通路幅確保とメンテナンス性を考慮してZ形の通路配置となっている。
制御装置は三菱電機製の制御素子IGBTによるVVVFインバータで、主電動機はEF210形と同一のかご形三相誘導電動機
FMT4を6基装備、1コンバータ1インバータで1主電動機を駆動単位とする1C1M
方式である。補助電源装置は、万一の故障時にも遠隔操作により主回路用コンバータ・インバータ（第1主電動機駆動用）を補助回路側につなぎ替えて代替できるシステムとして、冗長性を高めている。台車はEF210形に準じた構造のFD7N（両端）・FD8A（中間）で、ブレーキシステムもEF210形と同様の発電ブレーキ併用の電気指令式空気ブレーキで、寒冷地仕様として耐雪ブレーキ機能を有する。
まず2002（平成14）年2月に先行量産機の1号機が落成。試作機ではなく先行量産機であるのは、既に実績のあるEF210形を基本としたためであった。各種試験に供された後、2003（平成15）年12月に量産機2号機が登場して、同年7月までに23号機までが揃い、すべて富山機関区に配置された。
2016（平成28）年12月現在、引き続き富山に配置されて後述の500番代と共通運用に就いている。
EF510-1〜23
先行量産機の1号機は、裾部の白帯が太く、側面のロゴがなかったが、2号機以降は変更された。写真は2エンド側を示す。
EF510-10（富山）
2006.12新製
2016年11月4日 東青森駅にて
2012・13（平成24・25）年に増備された21～23号機は、500番代と同様に信号炎管が先頭部助士席側屋根上に移設されたほか、後部標識灯のLED化がなされている。
EF510-22（富山）
2012.7新製
2016年11月4日 東青森駅にて
ラストナンバーの23号機。
EF510-23（富山）
2012.7新製
2017年4月15日 直江津駅にて
500番代
JR東日本の寝台特急「北斗星」、「カシオペア」の上野-青森間ではEF81形が牽引していたが、こちらについても老朽化のため置き換えることとなった。同社においては電気機関車の新規導入実績がなく、既に安定稼動しているJR貨物のEF510形0番代を基本として、旅客会社仕様とした500番代を導入することとなり、2009・10（平成21・22）年に501～515の15両が三菱・川重で製造された。
0番代との相違点は保安装置がATS-PF・ASA-SFからATS-P・ATS-Psに変更、デジタル対応の車上無線機搭載、上野駅-尾久車両センター間での客車推進運転用スイッチ設置、直流、交流境界駅の黒磯駅を無停車で通過するための列車選別車上子設置、スカート部にAW-5形笛設置などで、車体塗色も509・510が「カシオペア」色、その他は「北斗星」色となっている。
その他の仕様は0番代に準じているが、主電動機形式はFMT4A、パンタグラフは摺り板の違いにより型式がFPS5Bとなっているほか、信号炎管が先頭部助士席側屋根上に移設、後部標識灯のLED化がなされている。
田端に配置されて2010(平成22)年から寝台特急「北斗星」、「カシオペア」の牽引のほか、工事臨時列車やJR貨物からの委託による常磐線の貨物輸送にも運用された。
2013（平成25）年にJR東日本の常磐線貨物輸送受託がなくなると余剰が生じ、501～508・511が同年、JR貨物に譲渡された。さらに2015（平成27）年8月に臨時化されていた「北斗星」の運転終了に伴って、512・513・515・514が2015・16（平成27・28）年にJR貨物に譲渡、509・510号機が最後まで残って「カシオペア」牽引に使用されたが、2016（平成28）年3月の寝台特急「カシオペア」運転終了に伴って、こちらもJR貨物に譲渡されてJR東日本のEF510形500番代は消滅した。
なお、JR貨物に移籍した各号機は、保安装置のうちATS-Pが撤去されてATS-SFとATS-PFに変更、黒磯駅通過用の自動列車選別装置の車上子撤去などが行われた。車体塗色については、ロゴや流星マークが消され、震災復興支援のステッカーが撤去されたものの、基本色はJR東日本時代のままで、全車富山に配置されて0番代と共通運用に就いている。
EF510-501～515
車体塗色は501〜508および511〜515が青を基本として金帯、側面に流星をあしらった「北斗星色」で登場した。
EF510-508（田）
2010.6新製→2013.7除籍（JR貨物へ譲渡）
2010年7月3日 久喜駅にて
2011（平成23）年に起きた東日本大震災復興を目的として、車体にはステッカーが貼られた。写真は「かんばろう日本！がんばろう東北！」バージヨン。
EF510-511（田）
2010.8新製→2013.7除籍（JR貨物へ譲渡）
2012年10月28日 新小岩信号場にて
509・510は「カシオペア」色で、この2両が最後までJR東日本に残って寝台特急「カシオペア」を牽引したが、2016（平成28）年3月に除籍され、JR貨物に譲渡された。
EF510-510（田）
2010.7新製→2016.3除籍（JR貨物へ譲渡）
2013年2月2日 いわき駅にて
