Паровозы серии Э по новому проекту начали строиться с конца 1926 года и получили наименование серии ЭУ - Э усиленный. Полное их обозначение состояло из буквенной серии ЭУ, цифровой трехзначной серии (например 682) и двузначного номера. В то время НКПС предполагал в будущем отказаться от буквенной системы обозначения серий паровозов и начал вести подготовку к переходу на цифровую.
Намечалось, что от обозначения паровозов серии ЭУ по буквенно-цифровой системе в дальнейшем останется только цифровая часть. Однако такого перехода не было сделано из-за того, что система цифрового обозначения имела недостаток: в одну серию могло быть включено только 99 паровозов (от 01 до 99). Так как число однотипных паровозов, например, серии ЭУ было значительно больше 99, то все равно потребовалось бы какое-то объединяющее обозначение к нескольким цифровым сериям.
Паровозы серии ЭУ строились Коломенским, Сормовским, Ворошиловградским (Луганским), Харьковским и Брянским заводами. Те из паровозов, что поступили с этих заводов на железные дороги НКПС, имели цифровые трехзначные серии 677—686, 699—715, 717, причем цифры 707—710,712—715 и 717 использовались для обозначений не только паровозов серии ЭУ, но и серии ЭМ.
В разные годы для железных дорог НКПС было построено следующее количество паровозов серии Эу: 1926 г. — 71 (вместе с паровозами серии Э), 1927 г. — 182, 1928 г. — 308, 1929 г. — 408, 1930 г. — 765, 1931 г. — 801 (вместе с паровозами серии 3м). Паровозы серии Эу получили широкое распространение на многих железных дорогах Советского Союза.
Паровозы серии Эу эксплуатировались на Московско-Белорусско-Балтийской, Белорусской, Западной железных дорогах.
