东风型柴油机车的研制可追溯到1950年代，当时柴油机车开始在世界各地迅速普及，中国也开始踏上牵引动力内燃化和发展国产柴油机车的道路。1956年，中华人民共和国铁道部制定了《铁路十二年科技发展规划》，提出牵引动力的改造是铁路技术改造的重点，要逐步由蒸汽机车转到电力机车和内燃机车 。同年起，第一机械工业部机车车辆科学研究所开始了“内燃机车设计资料系统化”的课题研究；中苏两国并进一步签订了协助中国研制内燃机车的技术合作协定，大连机车车辆工厂于1956年10月至1957年12月先后派出两批技术人员赴苏联考察、学习内燃机车设计和制造技术 。考察团回国后，大连厂于1957年秋季成立了内燃机车设计组，由中国机车设计制造专家傅景常任组长，决定参照苏联的TE3型柴油机车，开始进行新型电传动柴油机车的研制。
1958年2月，国家科学技术委员会正式向大连机车车辆工厂下达了试制干线内燃机车的任务。当时没有现成的全套图纸和参考资料，只有苏联专家提供的少量TE3型柴油机车的技术资料，以及海军部门提供的几张美国费尔班克斯-莫尔斯公司38D8⅛型船用柴油机（苏联的2Д100型柴油机即为该型柴油机的仿制品）图纸。除了大连机车车辆工厂之外、大连钢厂、大连仪表厂、大连柴油机厂、大连工学院、大连海军机械学校等单位也参与了试制任务。1958年6月20日，大连机车车辆工厂全体职工举行誓师大会，提出在当年国庆节前制造出第一台柴油机车的目标。同年6月29日开始试制车体金属结构，7月13日完成车体中梁组装，到8月15日完成了第一台机车的车体钢结构，8月底第一台柴油机完成组装 。1958年9月26日，大连机车车辆厂试制出2台2000马力干线柴油机车，并将其命名为“巨龙型”柴油机车（车号为0001、0002），成为中国第一种电力传动干线柴油机车。
巨龙型柴油机车是直流电传动的干线货运柴油机车，由两节结构相同的2000马力柴油机车联挂组成，采用仿苏联2Д100型二冲程中速柴油机作为动力装置。1959年9月29日午夜，巨龙型机车从大连启程，并于10月1日凌晨到达北京；国庆当日时任国务院副总理、国防部部长彭德怀亲自登车视察，并听取了机车主任设计师傅景常对机车结构、性能、设计试制过程的汇报。1959年国庆节期间，巨龙型机车与戚墅堰机车车辆工厂的先行型、青岛四方机车车辆厂的卫星型、株洲机车车辆工厂的韶山型机车一同在北京展览馆展出，并于同年12月参加第二次全国工业交通展览会。1959年11月12日，时任全国人大常委会副委员长、中国科学院院长郭沫若亲自题诗祝贺：“电掣风驰今在眼，巨龙追逐卫星奔。韶山初见星星火，此日已经燎大原” 。1960年3月，巨龙型机车在沈大铁路大连至大石桥间进行了牵引运行试验。随后，巨龙型机车配属北京铁路局北京内燃机务段进行运用试验。 在1950年代末的大跃进年代，各机车制造厂纷纷掀起“争取生产内燃机车”的热潮，采用的柴油机有高速、中速，功率各异，均处于试制研究的探索阶段。由于仓促上马，这几种机车性能、质量均有不足，未能定型及批量生产。面对这种情况，铁道部确定了“高速柴油机和中速柴油机并举，电传动和液力传动并举”的方针。1959年起，大连机车车辆工厂和大连热力机车研究所联合对巨龙型机车进行了一系列的试验和改进。1960年底，铁道部要求大连厂在巨龙型机车的基础上，改进及试制2Д100型柴油机和ND型柴油机车，并且要求所有零部件都必须是工厂自己生产的或者采用国内其它工厂的产品，以保证产品质量和达到批量生产的要求。当时科研部门曾有建议仿制苏联哈尔科夫运输机械制造厂最新型的12Д70型3000马力四冲程柴油机，但铁道部考虑到当时中国国内薄弱的工业技术基础，认为研制难度太大，而且2Д100型柴油机较成熟，并有样机和整套设计图纸，可以较快上马，最终确定由大连厂仿制2Д100型柴油机。
1961年，大连厂根据苏联提供的TE3型柴油机车图纸，完成了机车定型和图纸整顿工作，并决定将装车功率降至1800马力，以确保柴油机的耐久性和可靠性 。1962年底，大连厂试制的第一台10L207E型柴油机完成组装，至1963年又生产出另外两台10L207E型柴油机，并顺利通过了100小时可靠性试验。同时，由哈尔滨电机厂等工厂所组成的联合设计组，参照TE3型机车的电力传动系统，试制出国产化的电力传动系统，包括一台1350千瓦的直流主发电机和六台204千瓦的直流牵引电动机。铁道部将经过改进后的巨龙型机车定型为ND型柴油机车（“N”、“D”分别代表内燃机车、电力传动，是汉语拼音首字母缩写）。1963年12月，第一台ND型机车（ND-0003）在大连厂完成试制，并于同年12月底至翌年1月中进行了试运行。1964年9月，大连厂又试制出第二台ND型机车（ND-0004）。
1964年12月，10L207E型柴油机完成1000小时耐久试验，经铁道部及相关单位组成的委员会鉴定后，铁道部批准该型柴油机投入批量生产。1965年3月，铁道部指示大连机车车辆厂停止蒸汽机车修理业务，并于同年6月转为开始批量生产ND型柴油机车，至同年年底已生产了20台机车（ND-0005～ND-0024）。1966年8月，ND型机车更名为东风型柴油机车 ，自此开始了中国铁路以“东风”命名的电传动柴油机车家族的生产历史。由于东风型机车是东风系列柴油机车的第一种型号，因此也或会被误称为“东风1型”，但东风1型并不是官方正式命名。
东风型柴油机车于1965年开始投入批量生产，直到1972年停产为止，大连机车车辆厂、成都机车车辆厂、戚墅堰机车车辆厂、大同机车厂共生产了704台东风型机车（包括ND型机车，不包括2台巨龙型机车） 。大连机车车辆厂于1963年至1972年间生产了585台，成都机车车辆厂于1968年至1972年间生产了24台，大连厂和成都厂的机车编号混编，机车编号的号段为1201～1830，其中或有空号。大同机车厂于1965年12月完成试制一台（1232）。戚墅堰机车车辆厂于1970年至1974年间生产了94台（2001～2094）。 1966年，东风型柴油机车投入中国西北的兰新铁路运用后，大连机车车辆厂开始尝试对东风型机车加装增压装置，目的是为了解决非增压的东风型机车在高原地区运用时，随着海拔高度提高和大气压力降低，导致柴油机输出功率和机车牵引力下降，以及燃烧恶化、排气冒黑烟的问题。1967年，大连机车车辆厂在新造的东风型1305号机车上，首次在柴油机上加装了两台65GP100型废气涡轮增压器，并在高原地区进行了实车运行试验，试验期间机车性能表现良好，柴油机和涡轮增压器没有发生任何故障。试验结果显示，增压机车在高原地区使用时的功率比较大，在12‰的长大坡道上一般的东风型机车的坡顶速度为20公里/小时左右，而增压机车则可达到25公里/小时左右。
1969年9月，大连机车车辆厂根据东风型1305号机车的使用经验，试制了一台名为东风增型（东风0001）的柴油机车，并于1969年在高原地区完成了运行试验。这是在东风型机车基础上增压强化而成的干线货运柴油机车。东风增型机车的总体结构基本上与东风型机车相同，机车主要改进为采用经过二级增压强化的10L207EZ型柴油机，采用新型联合调节器以便充分利用柴油机功率，提高了主发电机和牵引电动机的额定功率，并增设了电阻制动装置。东风增型机车仅试制一台，未投入批量生产。 1972年，为了满足旅客列车牵引动力内燃化的需要，大连机车车辆厂在东风型机车的基础上设计制造了客运机车，东风1651号和1657号是最早改造出来的两台客运型柴油机车。客运机车的主要改造项目包括，将牵引电动机齿轮传动比由4.41改为3.38，使机车构造速度由100公里/小时提高到120公里/小时， 又加深了牵引电动机的磁场削弱系数，并更改了制动系统的制动倍率。1972年初，交通部机辆组于1972年初组织了几次运行试验，在京广铁路、京包铁路进行牵引试验和运用考核；在京广铁路全程试验中，双节机车牵引15辆客车由北京出发，运行32小时47分到达广州，中途停靠15个较大车站，最高试验速度达到125公里/小时。试验结果显示，该两台机车性能发挥良好、运用情况可靠，可满足牵引旅客列车的需要，但缺点是恒功率速度范围较小，高速运行时轮周功率偏低。
同年，大连机车车辆厂根据东风型1651号和1657号机车的试验结果，开始批量生产东风3型干线客运柴油机车，至1974年停产为止累共生产了225台（东风3-0001～0225） 。成都机车车辆厂于1981年又生产过1台（0226），两家工厂合共生产了226台东风3型机车。由于东风3型实际上是为了应付客运机车短缺而生产的过渡产物，因此仅出现于1970年代至1980年代中期作为客运机车使用，后来随着东风4型、ND2型及北京型柴油机车的大量普及而被淘汰出客运领域。自1985年起，大部分的东风3型机车都按照铁道部要求而改造为东风型机车。
