Reprenant le principe des 040 DE mais équipées d'un moteur plus puissant, les 040 DG arrivent à partir de 1959 sur le réseau français afin de chasser une bonne partie des locomotives à vapeur de moyennes performances (comme les 318 locomotives mixtes 141P).
Renumérotées en 1962 dans la série BB 66000, ces machines se retrouvent vite sur la majorité du réseau ferré français, assurant temporairement des trains de voyageurs. Ainsi, la vitesse limite de 105 km/h des premiers engins est rapidement portée à 120 km/h.
Des engins similaires, équipés de moteurs Diesel différents, sont numérotés dans les séries BB 66300 puis 66600 et 66500 puis 66900, mais ne connaitront pas de véritable développement. Quelques machines, temporairement utilisées en banlieue parisienne, sont adaptées pour fonctionner en réversibilité avec des rames de banlieue ex Est.
En 1968, suivant l'évolution de la traction Diesel, une version modernisée des BB 66000 arrive : ce sont les BB 66400, équipées du chauffage électrique du train, qui vont les évincer de la quasi totalité des relations voyageurs qu'elles assuraient. Seules quelques relations courtes assurées en été ou avec des voitures anciennes utilisant des fourgons chaudières seront maintenues jusqu'à la fin des années 90 (trains spéciaux, notamment sur Nîmes - Le Grau du Roi).
Au milieu des années 80, la série, dont l'utilisation baisse peu à peu suites aux nouvelles électrifications, perdra 24 exemplaires, transformés en BB 66700 pour les manœuvres dans les triages. Devenant vieillissante, il est prévu dès la fin des années 80 d'éliminer la première tranche de 40 engins. Leur bon état et la reprise du trafic marchandises leur donneront un long sursis, surtout vu qu'il n'y a pas de remplaçantes prévues. De nouveaux passages en révision furent donc accordés, ce qui a permis à certains de ces engins d'être encore en service de nos jours.
A partir de 2004, une bonne partie des engins affectés à l'activité Fret subissent une modernisation : ce sont les BB 69200 ; depuis 2008, l'activité Infrastructures a elle aussi entamé la transformation de ses engins les plus récents (dernière tranche, 66188 à 318). Dix autres engins sont parallèlement transformés en BB 66700. Les radiations des engins non rénovés (dont certains étaient en très mauvais état) commencèrent en 2008, la série se retrouvant rapidement reléguée aux trains de l'activité Infra SNCF mais restant visible sur nombre de lignes. Les effectifs décroissent peu à peu, leur remplacement étant progressivement effectué soit par des BB 60000 et 75000 neuves ou ex Fret, soit par des BB 67400 elles-mêmes en fin de vie.
| Année | 1959 | 1960 | 1961 | 1962 | 1963 | 1964 | 1965 | 1966 | 1967 | 1968 |
| Mises en service | 1 | 33 | 42 | 40 | 35 | 33 | 37 | 46 | 43 | 8 |
| Parc total en fin d'année | 1 | 34 | 76 | 116 | 151 | 184 | 221 | 267 | 310 | 318 |
Nota : ces chiffres comprennent trois machines (futures BB 66006, 12 &13) ayant été livrées en tant que 040 DG 301 à 303 (renumérotées ensuite BB 66301 à 3 puis 66601 à 3) équipées d'un moteur Diesel SEMT Pielstick avant d'être remises au type en 1965 en échangeant leurs moteurs avec les 66098, 66102 et 66106 peu après leur livraison (transformées en BB 66614 à 66616).
| Année | 1975 | 1984 | 1985 | 1986 | 1987 | 1988 | 1989 | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 |
| Transformations en BB 66700 | 4 | 3 | 2 | 6 | 5 | 2 | 2 | 6 | 4 | ||||||||||||||
| Transformations en BB 69200 | 23 | 26 | 16 | 7 | 19 | ||||||||||||||||||
| Réformes | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 1 | 1 | 3 | 10 | 1 | 6 | 1 | ||||||||
| Parc restant en fin d'année | 317 | 316 | 312 | 309 | 307 | 300 | 295 | 293 | 291 | 290 | 288 | 285 | 281 | 280 | 279 | 278 | 269 | 255 | 231 | 199 | 182 | 175 | 156 |
