Aussi appelés "U 600" (pour autorails unifiés 600 Ch.), les 79 autorails X 2400 sont destinés aux lignes ayant un profil difficile, où les 300 Ch. d'un X 3800 se révèlent insuffisants, surtout en présence de remorques. Vu l'absence dans l'industrie de 1950 de moteur Diesel de 600 Ch. facilement utilisable dans un autorail, les X 2400 sont équipés de deux moteurs de 300 Ch. Cette formule sera reprise en 1955 par les Rames à Grand Parcours RGP2, destinées à assurer des relations grandes lignes.
Se montrant performants et fiables, leur carrière est cependant rapidement éclipsée par l'arrivée des X 2800 en 1957, ces derniers étant encore plus puissants et bien moins couteux à l'usage grâce à leur moteur unique.
Poursuivant discrètement leur carrière, alors que le réseau français est en pleine contraction, les X 2400 se retrouvent concentrés au milieu des années 70 aux dépôts de Limoges et de Rennes. La modernisation des X 2800, puis l'arrivée des X 2100 leur donne un coup de vieux et provoque les premières radiations, au début des années 80. Les X 2200, dont les derniers exemplaires sont livrés en 1988, provoquent la réforme des derniers X 2400, dont une dizaine d'exemplaires a été conservée par diverses associations.
| Année | 1951 | 1952 | 1953 | 1954 | 1955 | 1956 |
| Mises en service | 6 | 21 | 17 | 19 | 15 | 1 |
| Réformes | 1 | |||||
| Parc total en fin d'année | 6 | 27 | 44 | 63 | 77 | 78 |
| Année | 1980 | 1981 | 1982 | 1983 | 1984 | 1985 | 1986 | 1987 | 1988 | 1989 |
| Réformes | 4 | 2 | 4 | 8 | 4 | 11 | 17 | 20 | 6 | 2 |
| Parc restant en fin d'année | 74 | 72 | 68 | 60 | 56 | 56 | 28 | 8 | 2 | 0 |