Начиная с 1976 года на Ворошиловградском тепловозостроительном предприятии приступили к выпуску двухсекционных тепловозов, в модификации «2М62». Выпуск предыдущей серии «М62» был полностью прекращён. Новую серию локомотивов выпускали в течение девяти последующих лет.
В качестве основного отличия новой модификации машин серии «2М62» от своего прародителя тепловоза «М62» - это на нём отсутствовала вторая кабина для машинистов. Данную площадь использовали для расширения тамбурного помещения, которое расположилось в меж-секционном пространстве. Какая-то часть оборудования поменялась, но большая их часть осталась со времён создания локомотива «М62».
Это коснулось аккумуляторной батареи «32ТН-450», компрессора «КТ-7», синхронного под-возбудителя «ВС-652», двухмашинного агрегата «А-706А», тяговых электродвигателей «ЭД-118А» и дизельного генератора «14ДГУ2». Электрические схемы претерпели значительные изменения. Был установлен целый ряд новых типов узлов и аппаратов.
Начиная с 1982 года, локомотивы данной серии стали оборудовать путевыми очистителями, которые можно было регулировать по установочной высоте. В 1985 году изменяют схему, по соединению приборов, относящихся к тормозной системе. После чего, появилась возможность производить торможение в автоматическом режиме, когда случалось самопроизвольное расцепление тепловозных секций. На управленческой панели появились краны воздухораспределителей за номером «483.000», краны, активирующие вспомогательный тормоз за номером «254.000-1» и краны для машинистов за номером «395.000-3».
В технической спецификации локомотива указано, что его общая масса должна быть равна ста двадцати тоннам, плюс три процента.
