Premières locomotives du réseau Paris - Orléans destinées aux lignes électrifiées par caténaire en 1500 V continu, ces quatre vingt machines ont débuté leur carrière en remorquant les convois grandes lignes entre les gares d'Orsay et d'Austerlitz (section d'abord électrifiée en 600 V continu avec un troisième rail).
Au fur et à mesure des électrifications, et grâce à l'arrivée d'engins de vitesse, les locomotives E 1 à 80 peuvent être utilisées en service mixte : leur sont confiés les trains de marchandises et les omnibus. Des séries reprenant la même architecture apparurent alors chez la compagnie du PO mais aussi chez celle du MIDI (les deux fusionneront en 1934)
Lors de l'électrification Paris - Dijon en 1950, certaines machines ont été utilisées en service banlieue avec des voitures ex PLM adaptées pour fonctionner en réversibilité : le pupitre de la cabine 2 était installé dans la voiture d'extrémité. Une fois les Z 5100 reçues, ces rames ont ensuite été utilisées en région lyonnaise jusqu'en 1980.
Entre 1961 et 1976, 22 locomotives ont été transformées pour rouler sur la ligne de la Maurienne, électrifiée en 1500 V continu par un troisième rail. Ces machines étaient couplées définitivement deux par deux, les cabines adjacentes étant déséquipées de leurs pupitres de conduites et de leurs pantographes (remplacés par un rhéostat supplémentaire). Des frotteurs pour le troisième rail étaient rajoutés au niveau des bogies, et les deux locomotives reliées électriquement par un câble passant en toiture. Plus performantes que les locomotives ex PLM qu'elles épaulaient, elles ont permis de patienter jusqu'à l'arrivée des CC 6539 à 59 à partir de 1970.
A la fin de leur carrière, les BB 1 à 80 ont assuré également des remontes de rames vides dans des grandes gares comme Paris Lyon ou Chambéry.