Ces locomotives, d'une puissance de 3 687 kW, sont équipées de quatre moteurs de traction entrainant les quatre essieux moteurs par une transmission Buchli, autorisant une vitesse limite en service de 140 km/h.
Elles ont été conçues après la Seconde Guerre mondiale avec les BB 8100 pour l'électrification de la ligne Paris-Lyon et en attendant les CC 7100 (qui n'arriveront qu'à partir de 1952). Il fut décidé d'en construire 35 exemplaires en reprenant les plans des anciennes 2D2 d'avant guerre, et en y ajoutant quelques améliorations.

Comme les autres locomotives de construction française à cette époque, elles n'étaient pas équipées de sièges pour les agents de conduite mais d'une simple selle, remplacée par un siège sur pied lors de l'application de la VACMA en 1965, puis par un strapontin en 1973.

La première machine (9101) a été mise en service le 2 mars 1950 et la dernière (9 135) le 31 juillet 1951.

Ce fut la dernière série de locomotives électriques à châssis rigide et essieux porteurs. Leur conception issue d'une technique éprouvée en fit une série sans problèmes particuliers.

Elles ont circulé sur le réseau Sud-Est et notamment sur la ligne Paris-Lyon-Marseille.

Elles ont terminé leur carrière au dépôt de Lyon-Mouche en 1987, reléguées à la traction des trains de marchandises. Leur retrait du service fut motivé pour cause de masse excessive (144 t), et d'entretien délicat et onéreux.

La masse de ces locomotives fut mise à profit avec un train composé des 2D2 9106, 9110, 9132 et 9102, utilisé comme lest pour les essais en charge d'un nouveau pont SNCF sur la Marne, à Charenton-le-Pont le 5 décembre 1984.

La 9101 a parcouru 51 657 km en mars 1954, ce qui constitue un record du monde.

Les premières locomotives électriques, héritières des locomotives à vapeur, comportaient des roues motrices encadrées par des roues porteuses. À la sortie de la guerre, en 1945, les premières commandes concernent un type éprouvé, celui des 2D2 9100. Cependant, la division d'étude de traction électrique (DETE) envisage déjà de passer à des machines à adhérence totale : toutes les roues sont motrices. Les BB 8100 sont vite mises au point, mais manquent singulièrement de puissance. Dans ce contexte, les CC 7001 et 7002, sont les prototypes de la future série alliant vitesse et puissance de traction. Le cahier des charges prévoyait la remorque de trains de 850 tonnes à 150 km/h en rampe de 2‰ et à 115 km/h en rampe de 8‰. La charge par essieu ne devait pas dépasser 22 tonnes pour ménager la voie.

Alsthom propose une locomotive de type CC (2 bogies de trois essieux moteurs chacun). Le projet prévoyait une locomotive entièrement nouvelle, réalisée avec des techniques électriques connues et éprouvées et une recherche d'allègement. Les deux prototypes CC 7001 et 7002 sont mis en service respectivement en mai et en 1949.

Dans un premier temps, la SNCF commande à Alsthom et Fives-Lille/CEM 43 exemplaires de la série CC 7100. Ceux-ci sont livrés entre 1952 et 1954. Puis, quinze locomotives supplémentaires sont réceptionnées entre 1954 et 1955. Ces 58 locomotives sont numérotées CC 7101 à 7158.

Leur ligne, reconnaissable par leur fenêtres latérales en « œil de bœuf », est due au crayon de Paul Arzens. Ce fut la première locomotive qu'il dessina pour la SNCF.

Elles assurèrent la traction de trains rapides comme le Mistral dans le Sud-Est ou le Drapeau et le Sud-Express dans le Sud-Ouest.