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 1961 году Луганский завод выпустил 6 двухсекционных тепловозов (12 секций), которым присвоили обозначение ТЭ3Л (вместо проектного "ТЭ20"). Фактически эти тепловозы представляли собой 2ТЭ10Л с дизелями 6Д100 — восьмицилиндровой модификацией 10Д100 мощностью 2000 л. с. Тем не менее, нередко эти тепловозы включают в общий выпуск с ТЭ3. Из 6 построенных тепловозов, на дороги поступили только 2: ТЭ3Л-001 (1961) и ТЭ3Л-002 (1962). Они эксплуатировались на Донецкой железной дороге (в 1962—1964 — на Южной). В связи с занятостью завода наладкой серийного выпуска тепловозов 2ТЭ10Л мощностью 2×3000 л.с., работы по разработкам новых двухсекционных тепловозов мощностью 2×2000 л.с. были прекращены. В 1968 году оба ТЭ3Л были исключены из инвентаря.