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.
ТЭ1Г
На основании результатов испытаний опытного теплопаровоза, в 1943 году инженером была предложена переделка на газогенераторное отопление одного из тепловозов Э. Согласно проекту, газогенераторная установка должна была располагаться в специальном тендере, а процесс газообразования происходил при более высокой температуре, нежели на ТП1 (900—1100 против 700 С°), что должно было повысить КПД установки. Также требовалась некоторая модернизация дизеля для увеличения объёма камеры сжатия, а на трубопроводе для подачи газа от газогенератора должен был быть установлен смеситель, который регулировал состав газовоздушной смеси в зависимости от нагрузки дизеля. Топливные насосы и форсунки при этом снимались за ненадобностью. КПД тепловоза ожидался 16—18 %. На основе этого предложения и разработали эскизный проект газогенераторного тепловоза Э, после чего представило его руководству НКПС. По данному проекту, вместо перехода на полный цикл Отто, двигатель теперь должен был работать на смешанном топливе, то есть воспламенение газа осуществлялось за счёт вспышки запального жидкого топлива. При таком режиме двигатель 75 до 85 % теплоты получал от газа и 15—25 % от жидкого топлива. Такая схема позволяла избежать больших переделок дизеля и лишь незначительно снизить его КПД. В результате рассмотрения, проект был одобрен руководством НКПС, после чего конструкторскому бюро опытного завода ЦНИИ было выдано задание на разработку технического проекта. Проект был завершён, но переделку тепловоза Э так и не начали, так как в то время уже начался выпуск более современных ТЭ1.