Les lignes transfrontalières entre Mulhouse et Bâle, Strasbourg et Kehl étant électrifiées intégralement depuis la fin des années 50, la SNCF y utilisait depuis quatre prototypes : les BB 20100. Hétérogène, peu fiable et couteux, ce parc réduit exigeait à la fin des années 60 au moins un complément avec des engins plus performants et modernes.
La SNCF a alors commandé à Alsthom 13 locomotives dérivées des BB 17000 en cours de fabrication, mais capables de circuler également sous 15000 V 16,7 Hz, à puissance réduite (environ 1600 kW) : ce seront les BB 20200.
Dès leur mise en service, les BB 20200 se voient confier le trafic marchandises vers la Suisse (triage de Bâle) et l'Allemagne, au départ des gares marchandises de Mulhouse et Strasbourg. Quelques trains de voyageurs sont également prévus, mais rapidement confiés aux BR 181.2 de la DB, plus puissantes et rapides. Il a été prévu au début des années 80 de transformer six BB 17000 en BB 20200, mais ce projet a été abandonné, les BB 17000 étant très utilisées en banlieue parisienne. L'arrivée des rames RIO et RRR n'a eu aucune incidence sur leur trafic voyageurs, marginal, alors que ces rames sont en théorie utilisables en réversibilité avec ces engins.
La série a été remplacée par les BB 37000, appartenant à la famille PRIMA 1 d'ALSTOM, reçues de 2003 à 2007. Deux BB 20200 ont été conservées, les autres démolies.
Les BB 20200 ont été reçues avec la livrée des BB 8500 / 17000 & 25500 de la même époque : vert sombre, avec des bandeaux blancs, des plaques frontales en aluminium, et des marquages latéraux peints en jaune. A partir de 1986, comme la quasi totalité du parc SNCF, les machines passant en révision reçoivent la nouvelle livrée gris béton à motifs orange, avec comme sur toutes les autres séries des variantes quant au marquage latéral et frontal.