Emblématiques du matériel de banlieue d'après guerre, les automotrices Z 5100 sont apparues en 1954. Tout comme les Z 3700, leurs caisses sont en inox, mais les autres caractéristiques sont plus classiques (on notera quand même la présence d'attelages automatiques Schwarfenberg).
D'abord livrées en composition bicaisse (motrice Z BD 5100 + remorque pilote ZR AB 15100), ces rames ont reçu une remorque intermédiaire ZRB 25100 à partir de 1957. Enfin, en 1963, 16 rames destinées aux relations directes ont reçu une quatrième caisse, au détriment des accélérations.
Une rénovation intérieure avec pose de feux rouges a eu lieu à partir de 1974, mais l'arrivée des premières automotrices à deux niveaux Z 5600 en 1982 entraîna la mutation de quelques éléments en province (six à Lyon jusqu'en 1989, une vingtaine d'autres à Tours), tandis que sept autres sont adaptés pour le troisième rail 750 V en 1985.
Victimes de l'arrivée des Z 20500, les radiations commencèrent dès 1989. En province, les services furent concentrés sur les régions de Tours, Orléans, et Bordeaux, reliées par quelques omnibus ; les derniers services de banlieue furent arrêtés en 1993, tandis que les engins affectés à Tours furent utilisés jusqu'en 1998, remplacés par des Z 5300. Trois rames auraient été conservés mais ne semblent plus rouler.
Année | 1954 | 1955 | 1956 | 1957 | 1958 |
Mises en service | 36 | 14 | 4 | 13 | 15 |
Parc total en fin d'année | 36 | 50 | 54 | 67 | 82 |
Année | 1979 | 1987 | 1989 | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 |
Réformes | 1 | 1 | 6 | 2 | 6 | 18 | 22 | 12 | 6 | 5 | 0 | 3 |
Parc restant en fin d'année | 81 | 80 | 74 | 72 | 66 | 48 | 26 | 14 | 8 | 3 | 3 | 0 |