Reprenant la partie mécanique révolutionnaire des BB 9003 et 9004, les BB 9200 sont les premières locomotives de vitesse ayant une disposition d'essieux de type BB, à deux bogies de seulement deux essieux tous moteurs. La partie électrique, encore plus performante, reste cependant très classique, avec un rhéostat commandé par un arbre à cames et quatre moteurs de traction à courant continu.
A leur apparition, les BB 9200 sont les engins les plus puissants et les plus rapides du parc français ; à ce titre elles se voient confier les trains les plus prestigieux sur les réseaux Sud Est, Sud Ouest et Méditerranée, comme le Mistral Paris - Marseille ou le Capitole Paris - Toulouse.
Durant les années 60, alors que leur champ d'action s'accroit suite aux nouvelles électrifications sur le Sud Est, les BB 9200 sont choisies pour mener divers essais sur la grande vitesse, au delà de 160 km/h (vitesse à laquelle elles ont pu rouler à partir de 1968). Les 9291 et 9292 sortent ainsi d'usine avec une puissance portée à 4200 kW, et une transmission permettant d'atteindre 250 km/h, ce qui sera réalisé lors d'essais dans les Landes.
Très concluants, ces essais permettent la mise en circulation d'un train roulant à 200 km/h, le Capitole Paris - Toulouse, en 1967. A cette occasion, les 9288 et 9281 (puis les 9278 et 82 un an plus tard) sont transformées pour rouler à 200 km/h, utilisées aux cotés des 9291 et 92. Ces six machines sont peintes en rouge avec une bande blanche sur les flancs, tout comme les voitures UIC composant le convoi. Quarante engins quasi identiques aux BB 9200 sont livrés entre 1967 et 1970 : ce sont les BB 9300, permettant de réformer les premières locomotives électriques héritées de l'ancien réseau du PO Midi.
Dès 1970, avec l'arrivée des CC 6500, les BB 9200 perdent la traction du Capitole, mais il faudra attendre 1976 et l'arrivée des premières BB 7200 pour que leur activité commence vraiment à décroitre et qu'elles se concentrent sur le réseau Sud Ouest. En 1979, quelques machines sont équipées de la réversibilité par câblots pour pousser des trains Corail entre Paris et Poitiers (voitures pilotes B6Dux VU 75) ; suite au remplacement de ces voitures par des B6Dux VU 86, un autre lot de dix BB 9200 a été équipé de la réversibilité par multiplexage et également été utilisé sur Paris - Le Mans jusqu'en 1994.
Malgré l'arrivée du TGV Atlantique en 1990, les BB 9200 ont gardé une utilisation importante en service voyageurs, si bien qu'en 1999, la moitié des engins sont affectés à l'activité Grandes Lignes, le reste à Fret. Entre temps, quatre engins ont été transformés en BB 9700 afin d'être utilisés avec de nouvelles voitures à deux niveaux. Les radiations ont commencé en 2002, à cause de la chute du trafic marchandises et de la disponibilité d'engins suite à l'ouverture de la ligne TGV Méditerranée, même si il était envisagé de prolonger encore la carrière de la série.... A noter qu'en 2001 la BB 9274 a été la première locomotive au monde à atteindre la barre des 10 millions de kilomètres effectués en service (d'autres BB 9200 ont depuis dépassé ce record).
En 2004, le parc des BB 9200, sévèrement réduit à une trentaine de machines, a été concentré sur les activités TER des régions Centre (dépôt de Tours) et Bourgogne (dépôt de Dijon). Les dernières machines utilisées en service commercial ont été réformées en 2011 mais trois locomotives, toutes affectées à Tours, ont été conservées aux inventaires jusqu'en 2015 car étant transformées pour le dégivrage des caténaires (elles étaient remorquées par une locomotive Diesel pour racler la caténaire en cas de givre).
Les BB 9200 sont parmi les engins ayant connu le plus grand nombre de livrées : d'abord toutes en vert bleuté clair avec des motifs décoratifs en aluminium, dès 1967 les six machines dédiées au Capitole sont repeintes en rouge et blanc. Durant les années 70, la livrée verte subit des évolutions, avec l'apparition de feux rouges et, sur huit engins, de traverses renforcées.
A partir de 1978, les engins passant en révision reçoivent une livrée verte à motifs blancs proche de celle des BB 9300 (avec suppression des éléments en aluminium, et des baies en demi cercles plus tardivement). Les machines réversibles, elles, reçoivent une livrée assortie aux voitures Corail (gris et blanc avec bande orange), avec plusieurs variantes possibles (feux rouges, motifs en aluminium....).
En 1984, une nouvelle livrée "gris béton" est introduite, avec là encore plusieurs variantes quant aux motifs oranges et aux logos et caractères employés, mais l'ancienne livrée verte restera visible jusqu'au début des années 2000. A partir de cette époque, ce sont les livrées Fret et Multiservices, puis en 2003 "en voyage..." qui furent appliquées aux derniers engins passant en révision.
| Année | 1957 | 1958 | 1959 | 1960 | 1961 | 1962 | 1963 | 1964 |
| Mises en service | 5 | 28 | 24 | 19 | 0 | 11 | 4 | 1 |
| Parc total en fin d'année | 5 | 33 | 57 | 76 | 76 | 87 | 91 | 92 |
| Année | 1967 | 1992 | 1993 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2015 |
| Réformes | 1 | 0 | 0 | 2 | 22 | 18 | 5 | 11 | 8 | 1 | 5 | 9 | 3 | 3 |
| Transformations en BB 9700 | 0 | 3 | 1 | |||||||||||
| Parc restant en fin d'année | 91 | 88 | 87 | 85 | 63 | 45 | 40 | 29 | 21 | 20 | 15 | 6 | 3 | 0 |