Идея строительства тепловоза, то есть железнодорожного локомотива с двигателем внутреннего сгорания, принадлежит профессору Юрию Владимировичу Ломоносову (1876—1952). Занимаясь методами научной эксплуатации железных дорог, профессор Ю. В. Ломоносов еще в начале XX века пришел к выводу о бесперспективности паровозов и необходимости перехода к локомотивам с дизельными двигателями. Вместе с другими учеными он начал было проектировать первые конструкции, однако первая мировая война прервала реализацию этих планов.

После Великого Октября Ю. В. Ломоносов продолжил работу над тепловозом. Однако Народный Комиссариат путей сообщения, считая создание первого тепловоза одной из труднейших задач техники, отклонил предложение ученого о строительстве нового локомотива. Изобретателя поддержал В. И. Ленин, который счел тепловозы гораздо более целесообразными для народного хозяйства машинами. В те годы молодая Советская республика разместила за границей крупные заказы на постройку паровозов, наблюдать за выполнением заказов правительство уполномочило Ю. В. Ломоносова и разрешило ему в счет заказанных локомотивов построить и тепловоз.

Первый тепловоз системы Ю. В. Ломоносова, с 1200-сильным дизелем и электрической передачей был построен в Германии в 1923—1924 годах. В начале 1925 года он прибыл в Москву. Сравнительные испытания его с паровозом показали несомненные преимущества тепловоза, теперь уже всем известные 4 февраля 1925 года он был внесен в инвентарный список действующих локомотивов железных дорог СССР. С этой даты и следует вести отсчет становления тепловозной тяги поездов.

В течение семи лет (1925—1931) первый тепловоз Ю. В. Ломоносова был единственным магистральным дизель-электрическим локомотивом на железных дорогах земного шара. Всего он проработал 30 лет, прошел 1 миллион километров, перевез огромное количество грузов, сэкономив народному хозяйству по сравнению с паровозом около 2 миллионов рублей. В 1954 году он был снят с эксплуатации в связи с прибытием новых, более мощных тепловозов и, к большому сожалению, отправлен на переплавку.