Les 040 DE alias BB 63000 se révélant un peu limitées en puissance, l'apparition d'un nouveau moteur V12 MGO de 825 Ch., utilisé également dans les autorails X2800 permet l'apparition d'une nouvelle série : les 040 DE 500. Répandues sur tout le réseau ferré français, ce sont elles qui vont causer le plus de dégâts au parc de locomotives à vapeur encore majoritaire au milieu des années 50 : à la fin des livraisons, en 1971, ces dernières auront presque totalement disparu.
Suivant les traces de leurs ainées les 040 DE, elles s'octroient nombre de dessertes de tout types. Plus puissantes, elles sont visibles sur la plupart des lignes françaises, dont un bon nombre ont été fermées depuis. Elles ont progressivement été confinées à des services de manœuvres, les services de ligne devenant très minoritaires (sauf pour celles de l'activité Infrastructure), des machines plus puissantes ayant été rendues disponibles.
Actuellement, les BB 63500 sont encore bien présentes sur les dessertes d'embranchements et les manœuvres marchandises et voyageurs, mais de nombreuses radiations ont eu lieu, suite à la livraison des BB 60000 et à la disponibilité de BB 66000 et 67400. Même si la série est en plein déclin, elle est loin de disparaître du réseau français, de nombreux engins étant repris par d'autres compagnies. Quelques uns ont même été totalement reconstruits, avec une nouvelle cabine, un nouveau moteur Diesel et une nouvelle chaîne de traction.
A partir de 2010, une quarantaine d'engins appartenant à Infrarail et destinés à être conservés encore quelques années forment la série BB 64600 en recevant quelques améliorations (une remotorisation en BB 64500 a aussi été prévue). La BB 63413 est, elle, transformée en un prototype hybride "Plathée" équipé de batteries.
Les réformes ont continué, la série passant sous la barre de la centaine en 2013, tandis que le Fret ne possède plus aucun exemplaire. Malgré son obsolescence, la série reste appréciée pour sa robustesse et sa capacité à assurer des trains de travaux.
| Année | 1956 | 1957 | 1958 | 1959 | 1960 | 1961 | 1962 | 1963 | 1964 | 1965 | 1966 | 1967 | 1968 | 1969 | 1970 | 1971 |
| Mises en service | 23 | 62 | 85 | 63 | 61 | 19 | 36 | 12 | 53 | 38 | 37 | 14 | 38 | 33 | 12 | 17 |
| Parc total en fin d'année | 23 | 85 | 170 | 233 | 294 | 313 | 349 | 361 | 414 | 452 | 489 | 503 | 541 | 574 | 586 | 603 |
| Année | 1988 | 1989 | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | |
| Transformations en BB 64600 | 15 | 14 | 10 | 1 | |||||||||||||||||||||||
| Transformations en BB 64700 | 1 | 4 | 4 | 7 | 7 | ||||||||||||||||||||||
| Réformes | |||||||||||||||||||||||||||
| Parc restant en fin d'année |
Les BB 63400 et 63500 ont jusqu'à une époque encore récente les mêmes livrées que les BB 63000 "petits numéros". En revanche, à partir de 2002, les révisions générales étant poursuivies, la livrée Fret est apparue, suivie d'une livrée Infrastructure appliquée à un seul exemplaire. Plus récemment, quelques exemplaires ont reçu la livrée "en voyage". Les engins rachetés par des tiers ont souvent des livrées originales.
