ТЭ1
В отличие от, например, создания самолёта Ту-4, когда конструкторам приходилось точно копировать все детали американского B-29, в данном случае условия были менее жёсткие. Инженерам предстояло перевести размеры из дюймовой шкалы измерения в метрическую, а затем подогнать их под советские государственные стандарты, а также разработать узлы с учётом использования выпускаемых в СССР материалов и имеющегося оборудования. По этой причине диаметр колёс был изменён с 1016 (40 дюймов) на 1014 мм (уже в процессе выпуска его увеличат до 1050 мм), вместо тормоза EL14 системы Вестингауза применён тормоз Матросова, а сам тепловоз по сравнению с прототипом стал на 40 мм длиннее ( против ) и почти на 3 тонны тяжелее (123,9 против 121,2 т). В целом все работы по проектированию были закончены уже в 1946 году, то есть заняли около года.
ТЭ3
В конце 1956 года Харьковский завод выпустил двухсекционный тепловоз, которому присвоили обозначение ТЭ7-001. От ТЭ3 новый локомотив отличался снижением передаточного числа тягового редуктора с 4,41 (75:17) до 2,54 (66:26), что позволило повысить скорость продолжительного режима до 35 км/ч, а максимальную — до 140 км/ч. ТЭ7 получил более высокую и светлую кабину машиниста, которую впоследствии стали применять на всех ТЭ3. Также были внесены небольшие изменения в конструкцию боковых опор кузова и применено оборудование для работы с тормозами пассажирского типа. Вообще, по мнению историков, вместо ТЭ7 данному тепловозу следовало бы присвоить обозначение ТЭ3, так как он являлся модификацией ТЭ3 и имел относительно небольшие конструктивные отличия.