Marquant un retour à la formule de l'autorail à une seule caisse associé le cas échéant à des remorques, les X 2100 apparaissent en 1978, en même temps que les remorques XR 6000 et que la rénovation des X 2800.
Reprenant la motorisation des EAD X 4750, ils peuvent remorquer jusqu'à trois remorques, et même circuler en unité multiple avec la plupart des autorails français. Ces engins sont maintenant concentrés sur les régions Midi Pyrénées et Bretagne, même si au début de leur carrière ils fréquentaient aussi le reste du Massif Central. La livrée extérieure est bleue et blanche (comme celle des X 2800), tandis que les aménagements sont proches de ceux des voitures USI. A la fin des années 80, les engins de la région Bretagne ont reçu une décoration blanche et verte.
La majorité de ces engins a été rénovée, avec changement du moteur Diesel, nouvelle livrée grise et bleue TER et des aménagements intérieurs rafraichis. Quelques exemplaires (ceux non rénovés) ont déjà été radiés des inventaires, mais la grande partie d'entre eux devrait encore continuer à rouler pour une dizaine d'années, aux côtés des X 2200 et d'un lot de XR 6000 maintenues en service, généralement exploités en compositions X + XR + X. La livraison des rames Régiolis provoqua la radiation des derniers exemplaires de la série fin 2017.