EF65形を基本とし、交流50Hz・60Hz・直流の3電源対応車として開発されたのがEF81形です。1968年～1979年に156両が製造され、JR東日本にはそのうち78両が承継されました。
車体色が順次赤2号に変更され、北斗星塗装やカシオペア塗装も登場しました。
寝台特急や貨物列車で活躍していましたが、機関車牽引列車の減少で廃車が発生しています。2010年よりEF510が投入され運用範囲が狭まっています。
2016年3月改正で青森車両センターが盛岡車両センターに統合されたことに伴い、136・139号機が秋田車両センターへ転属しました。