Juste après les 70 BB 67300 apparaissent les BB 67400, quasiment identiques à l'exception des bogies et des faces frontales, renforcées avec des feux rouges.
Les bogies des BB 67000 et 67300 (repris des BB 9400) sont à l'origine de mouvements rendant les cabines de conduite inconfortables, tandis que le système de double rapport de réduction, fragile et guère utilisé en pratique, se révèle guère indispensable. Sur les 67400, ils sont donc d'un nouveau type, à un seul rapport de réduction donnant une vitesse limite de 140 km/h, avec une suspension secondaire à silentblocs (plots en caoutchouc), ce qui entraîne une modification des bas de caisse. D'un empattement de 2.50 m, ils sont proches de ceux des BB 7200, 15000, 22200 et 26000 (avec un empattement de 2.80 m).
Livrées de 1969 à 1975, les BB 67400 (tout comme les CC 72000) permettent d'anéantir les derniers éléments du parc à vapeur subsistant encore. Majoritairement utilisées en trafic voyageurs, souvent en unités multiples, certaines ont été équipées de la réversibilité à partir de la fin des années 70 afin d'être utilisées en trafic régional avec des rames RIO ou RRR. Une UM de BB 67400 étant plus performante qu'une seule CC 72000, il a été envisagé à la fin des années 70 de rendre apte à rouler à 160 km/h certaines machines, pour assurer des trains de voyageurs lourds. Même si les essais ont été concluants, ce projet a été abandonné, avec la reprise du programme d'électrifications. De même, des moteurs plus puissants (2700 Ch.) ont été essayés sans qu'une remotorisation ne se concrétise.
Malgré la baisse du trafic et les nouvelles électrifications, elles ont assez bien résisté, remplaçant progressivement les séries les plus anciennes. Une dizaine de machines de l'activité Fret est également équipée pour circuler en Belgique (jusqu'à Anvers), en complément des BB 36000. Après une longue attente, l'arrivée des BB 75000 puis 75400 et 76000 entraine un repli des machines Fret, qui sont reversés aux autres activités y compris Infrarail depuis 2009 ou radiées. Les années 2011 - 2012 sont marquées par une grande chute des engins affectés à cette activité, qui ne conserve plus que les engins aptes à rouler en Belgique (jusqu'en 2014 ?).
Pour ce qui est du parc utilisé en service voyageurs, avec des rames Corail, RIO et RRR, un projet de remotorisation avait été évoqué vers 2000 (région Alsace) puis annulé. En effet, même si certaines de ces voitures doivent durer au moins jusqu'en 2020, un remplacement progressif par des automoteurs a lieu, les dernières livraisons des AGC en 2009 - 2010 signifiant une première saignée dans le parc des BB 67400, chaque année voyant la radiation de quelques engins arrivant en fin de parcours, éventuellement remplacés par des engins ex Fret.
A partir de 2014, le déclin de la série s'accentua, avec la réception de rames Régiolis devant remplacer toutes les compositions BB 67400 + RIO ou RRR ou Corail restantes à l'exception des deux trains de nuit vers Albi et Briançon, pour lesquels le remplacement des locomotives se fera par des BB 75300 provenant de la transformation de BB 75000 libérées par l'activité Fret.
La série des BB 67400 cessa d'être utilisée en service voyageurs fin 2019, quelques engins sont encore affectés au Fret mais la majeure partie des engins encore à l'inventaire sont utilisés par l'activité Infra SNCF. Comme c'est le cas pour d'autres séries d'engins, cette activité devrait être la dernière à faire rouler des BB 67400 pour plusieurs années encore, bien que des BB 75000 aient déjà été reprises par cette activité...
| Année | 1969 | 1970 | 1971 | 1972 | 1973 | 1974 | 1975 |
| Mises en service | 3 | 48 | 44 | 40 | 37 | 35 | 25 |
| Parc total en fin d'année | 3 | 51 | 95 | 135 | 172 | 207 | 232 |
A leur livraison, les 67400 ont le même aspect général que les autres gros Diesels de la SNCF (67000, 68000...), mais en s'approchant on remarque des modifications au niveau des cabines de conduites, qui ont été renforcées : les fenêtres sont plus petites, il n'y a plus de baies d'angle ni de motifs décoratifs en aluminium. Des feux rouges ont été rajoutés, tandis que le logo SNCF est celui dit "allongé" apparu en 1968. Cette livrée sera également appliquée aux BB 67000, 67300 et A1A-A1A 68000 / 68500 à partir de leur passage en révision. La BB 67580 a conservé cette livrée, au titre de la conservation du patrimoine ferroviaire.
Les BB 67400 ont ensuite connu les mêmes variantes que les BB 67300, jusqu'à 2007 : leurs passages en révision générale se poursuivant, certains exemplaires ont revêtu la livrée "en voyage" et "Infrarail".
