Construites au nombre de 35 unités par Fives Lille CEM, les 2D2-9100 ont été mises en service en 1950-51.
D'une puissance de 3687kW, ces locomotives sont construites sur un châssis rigide, doté de quatre essieux moteurs et de deux essieux porteurs à chaque extrémité.
Les essieux moteurs, situés sous la partie centrale de la machine, sont entraînés par une transmission de type "Buchli", du nom de son concepteur suisse.
Aptes à la vitesse de 140 km/h, ces locomotives on tracté tant des rames voyageurs (Mistral, Train de Nuit ...) que des convois de marchandises (Messageries, Porte Autos , rames vides...)
Ce sont les dernières machines fabriquées avec un châssis rigide équipé d'essieux porteurs, une conception qui s'inspirait des locomotives à vapeur.
Les 2D2 de type "9100" ont surtout circulé sur le Sud Est du réseau français notamment sur l'axe Paris - Lyon - Marseille, la célèbre ligne du PLM dont électrifiée au début des années 1950.
Avec 51 657 km parcourus durant le mois de Mars 1954, La 2D2 9102 réalise un record du monde.
La conception dépassée et le poids considérable (144 Tonnes) étaient sources de coûts de maintenance élevés. Pour cette raison, le retrait du service de cette série de machines débuta dès le début des années 1980 alors qu'elles avaient une trentaine d'années.
Les dernières machines, les 2D2 9134 et 9135 furent retirées du parc SNCF en 1987.