東風型柴油機車的研制可追溯到1950年代，當時柴油機車開始在世界各地迅速普及，中國也開始踏上牽引動力內燃化和發展國產柴油機車的道路。1956年，中華人民***和國鐵道部制定了《鐵路十二年科技發展規劃》，提出牽引動力的改造是鐵路技術改造的重點，要逐步由蒸汽機車轉到電力機車和內燃機車 。同年起，第壹機械工業部機車車輛科學研究所開始了“內燃機車設計資料系統化”的課題研究；中蘇兩國並進壹步簽訂了協助中國研制內燃機車的技術合作協定，大連機車車輛工廠於1956年10月至1957年12月先後派出兩批技術人員赴蘇聯考察、學習內燃機車設計和制造技術 。考察團回國後，大連廠於1957年秋季成立了內燃機車設計組，由中國機車設計制造專家傅景常任組長，決定參照蘇聯的TE3型柴油機車，開始進行新型電傳動柴油機車的研制。
1958年2月，國家科學技術委員會正式向大連機車車輛工廠下達了試制幹線內燃機車的任務。當時沒有現成的全套圖紙和參考資料，只有蘇聯專家提供的少量TE3型柴油機車的技術資料，以及海軍部門提供的幾張美國費爾班克斯-莫爾斯公司38D8?型船用柴油機（蘇聯的2Д100型柴油機即為該型柴油機的仿制品）圖紙。除了大連機車車輛工廠之外、大連鋼廠、大連儀表廠、大連柴油機廠、大連工學院、大連海軍機械學校等單位也參與了試制任務。1958年6月20日，大連機車車輛工廠全體職工舉行誓師大會，提出在當年國慶節前制造出第壹臺柴油機車的目標。同年6月29日開始試制車體金屬結構，7月13日完成車體中梁組裝，到8月15日完成了第壹臺機車的車體鋼結構，8月底第壹臺柴油機完成組裝 。1958年9月26日，大連機車車輛廠試制出2臺2000馬力幹線柴油機車，並將其命名為“巨龍型”柴油機車（車號為0001、0002），成為中國第壹種電力傳動幹線柴油機車。
巨龍型柴油機車是直流電傳動的幹線貨運柴油機車，由兩節結構相同的2000馬力柴油機車聯掛組成，采用仿蘇聯2Д100型二沖程中速柴油機作為動力裝置。1959年9月29日午夜，巨龍型機車從大連啟程，並於10月1日淩晨到達北京；國慶當日時任國務院副總理、國防部部長彭德懷親自登車視察，並聽取了機車主任設計師傅景常對機車結構、性能、設計試制過程的匯報。1959年國慶節期間，巨龍型機車與戚墅堰機車車輛工廠的先行型、青島四方機車車輛廠的衛星型、株洲機車車輛工廠的韶山型機車壹同在北京展覽館展出，並於同年12月參加第二次全國工業交通展覽會。1959年11月12日，時任全國人大常委會副委員長、中國科學院院長郭沫若親自題詩祝賀：“電掣風馳今在眼，巨龍追逐衛星奔。韶山初見星星火，此日已經燎大原” 。1960年3月，巨龍型機車在沈大鐵路大連至大石橋間進行了牽引運行試驗。隨後，巨龍型機車配屬北京鐵路局北京內燃機務段進行運用試驗。 在1950年代末的大躍進年代，各機車制造廠紛紛掀起“爭取生產內燃機車”的熱潮，采用的柴油機有高速、中速，功率各異，均處於試制研究的探索階段。由於倉促上馬，這幾種機車性能、質量均有不足，未能定型及批量生產。面對這種情況，鐵道部確定了“高速柴油機和中速柴油機並舉，電傳動和液力傳動並舉”的方針。1959年起，大連機車車輛工廠和大連熱力機車研究所聯合對巨龍型機車進行了壹系列的試驗和改進。1960年底，鐵道部要求大連廠在巨龍型機車的基礎上，改進及試制2Д100型柴油機和ND型柴油機車，並且要求所有零部件都必須是工廠自己生產的或者采用國內其它工廠的產品，以保證產品質量和達到批量生產的要求。當時科研部門曾有建議仿制蘇聯哈爾科夫運輸機械制造廠最新型的12Д70型3000馬力四沖程柴油機，但鐵道部考慮到當時中國國內薄弱的工業技術基礎，認為研制難度太大，而且2Д100型柴油機較成熟，並有樣機和整套設計圖紙，可以較快上馬，最終確定由大連廠仿制2Д100型柴油機。
1961年，大連廠根據蘇聯提供的TE3型柴油機車圖紙，完成了機車定型和圖紙整頓工作，並決定將裝車功率降至1800馬力，以確保柴油機的耐久性和可靠性 。1962年底，大連廠試制的第壹臺10L207E型柴油機完成組裝，至1963年又生產出另外兩臺10L207E型柴油機，並順利通過了100小時可靠性試驗。同時，由哈爾濱電機廠等工廠所組成的聯合設計組，參照TE3型機車的電力傳動系統，試制出國產化的電力傳動系統，包括壹臺1350千瓦的直流主發電機和六臺204千瓦的直流牽引電動機。鐵道部將經過改進後的巨龍型機車定型為ND型柴油機車（“N”、“D”分別代表內燃機車、電力傳動，是漢語拼音首字母縮寫）。1963年12月，第壹臺ND型機車（ND-0003）在大連廠完成試制，並於同年12月底至翌年1月中進行了試運行。1964年9月，大連廠又試制出第二臺ND型機車（ND-0004）。
1964年12月，10L207E型柴油機完成1000小時耐久試驗，經鐵道部及相關單位組成的委員會鑒定後，鐵道部批準該型柴油機投入批量生產。1965年3月，鐵道部指示大連機車車輛廠停止蒸汽機車修理業務，並於同年6月轉為開始批量生產ND型柴油機車，至同年年底已生產了20臺機車（ND-0005～ND-0024）。1966年8月，ND型機車更名為東風型柴油機車 ，自此開始了中國鐵路以“東風”命名的電傳動柴油機車家族的生產歷史。由於東風型機車是東風系列柴油機車的第壹種型號，因此也或會被誤稱為“東風1型”，但東風1型並不是官方正式命名。
東風型柴油機車於1965年開始投入批量生產，直到1972年停產為止，大連機車車輛廠、成都機車車輛廠、戚墅堰機車車輛廠、大同機車廠***生產了704臺東風型機車（包括ND型機車，不包括2臺巨龍型機車） 。大連機車車輛廠於1963年至1972年間生產了585臺，成都機車車輛廠於1968年至1972年間生產了24臺，大連廠和成都廠的機車編號混編，機車編號的號段為1201～1830，其中或有空號。大同機車廠於1965年12月完成試制壹臺（1232）。戚墅堰機車車輛廠於1970年至1974年間生產了94臺（2001～2094）。 1966年，東風型柴油機車投入中國西北的蘭新鐵路運用後，大連機車車輛廠開始嘗試對東風型機車加裝增壓裝置，目的是為了解決非增壓的東風型機車在高原地區運用時，隨著海拔高度提高和大氣壓力降低，導致柴油機輸出功率和機車牽引力下降，以及燃燒惡化、排氣冒黑煙的問題。1967年，大連機車車輛廠在新造的東風型1305號機車上，首次在柴油機上加裝了兩臺65GP100型廢氣渦輪增壓器，並在高原地區進行了實車運行試驗，試驗期間機車性能表現良好，柴油機和渦輪增壓器沒有發生任何故障。試驗結果顯示，增壓機車在高原地區使用時的功率比較大，在12‰的長大坡道上壹般的東風型機車的坡頂速度為20公裏/小時左右，而增壓機車則可達到25公裏/小時左右。
1969年9月，大連機車車輛廠根據東風型1305號機車的使用經驗，試制了壹臺名為東風增型（東風0001）的柴油機車，並於1969年在高原地區完成了運行試驗。這是在東風型機車基礎上增壓強化而成的幹線貨運柴油機車。東風增型機車的總體結構基本上與東風型機車相同，機車主要改進為采用經過二級增壓強化的10L207EZ型柴油機，采用新型聯合調節器以便充分利用柴油機功率，提高了主發電機和牽引電動機的額定功率，並增設了電阻制動裝置。東風增型機車僅試制壹臺，未投入批量生產。 1972年，為了滿足旅客列車牽引動力內燃化的需要，大連機車車輛廠在東風型機車的基礎上設計制造了客運機車，東風1651號和1657號是最早改造出來的兩臺客運型柴油機車。客運機車的主要改造項目包括，將牽引電動機齒輪傳動比由4.41改為3.38，使機車構造速度由100公裏/小時提高到120公裏/小時， 又加深了牽引電動機的磁場削弱系數，並更改了制動系統的制動倍率。1972年初，交通部機輛組於1972年初組織了幾次運行試驗，在京廣鐵路、京包鐵路進行牽引試驗和運用考核；在京廣鐵路全程試驗中，雙節機車牽引15輛客車由北京出發，運行32小時47分到達廣州，中途停靠15個較大車站，最高試驗速度達到125公裏/小時。試驗結果顯示，該兩臺機車性能發揮良好、運用情況可靠，可滿足牽引旅客列車的需要，但缺點是恒功率速度範圍較小，高速運行時輪周功率偏低。
同年，大連機車車輛廠根據東風型1651號和1657號機車的試驗結果，開始批量生產東風3型幹線客運柴油機車，至1974年停產為止累***生產了225臺（東風3-0001～0225） 。成都機車車輛廠於1981年又生產過1臺（0226），兩家工廠合***生產了226臺東風3型機車。由於東風3型實際上是為了應付客運機車短缺而生產的過渡產物，因此僅出現於1970年代至1980年代中期作為客運機車使用，後來隨著東風4型、ND2型及北京型柴油機車的大量普及而被淘汰出客運領域。自1985年起，大部分的東風3型機車都按照鐵道部要求而改造為東風型機車。