Исторически сложилось, что в СССР электрификация железных дорог велась по двум системам: на постоянном токе 3 кВ и на переменном токе 25 кВ 50 Гц. Между участками, электрифицированными на постоянном и переменном токе, находятся станции стыкования, на которых приходится производить смену локомотивов (заменять электровоз постоянного тока на электровоз переменного тока и наоборот), на что требуется длительное время. Эксплуатация пассажирских двухсистемных электровозов позволяет проходить станцию стыкования без продолжительной стоянки, что уменьшает время нахождения поезда в пути. Поскольку имеющая наиболее высокий в России пассажиропоток железнодорожная сеть Московского региона была электрифицирована постоянным током, а во многих прилегающих областях — переменным, было признано востребованным применение двухсистемных электровозов для вождения части скорых поездов от Москвы для сокращения времени поездки и снижения эксплуатационных затрат.
Другим перспективным направлением развития российского электровозостроения являлось создание электровозов с асинхронным тяговым приводом, которые к тому времени активно применялись в странах Европы. Использование более мощных и простых в обслуживании асинхронных электродвигателей позволяло существенно снизить расходы на эксплуатацию и вместо двухсекционных восьмиосных применять более дешёвые в изготовлении односекционные шестиосные электровозы схожей мощности. Однако, несмотря на простоту конструкции, асинхронные двигатели требовали для работы подачи переменного тока регулируемого напряжения и частоты, для чего требовались специальные тяговые инверторы, являющиеся достаточно сложным оборудованием, создание которых в СССР к началу 1990-х годов не увенчалось значительным успехом.
Сложность при создании нового локомотива заключалась в отсутствии в России достаточного опыта производства пассажирских электровозов, к которым предъявлялись повышенные требования по надёжности и безопасности в сравнении с грузовыми локомотивами. В период 1960 — 1980-х годов СССР закупал пассажирские электровозы у чешского завода Skoda. Однако после распада СССР и появления таможенных пошлин закупать импортные локомотивы стало слишком дорого, поэтому было принято решение о создании пассажирских электровозов на Новочеркасском электровозостроительном заводе, имевшем наибольший опыт среди других российских предприятий по производству электровозов.
В середине 1990-х годов для разработки нового двухсистемного электровоза с асинхронным тяговым приводом были задействованы специалисты Новочеркасского завода совместно с ВЭлНИИ. Тяговые преобразователи для асинхронных двигателей на первом этапе было решено закупать за рубежом в связи с отсутствием опыта по производству оборудования в России. В качестве поставщика оборудования была выбрана немецко-швейцарская компания Adtranz, позднее вошедшая в состав концерна Bombardier.
Основная часть проектных работ и сборка первого опытного локомотива, получившего обозначение серии ЭП10 и номер 001, начались в мае 1997 года. В конце 1998 года электровоз был собран и представлен общественности.
По результатам испытаний в работе электровоза был выявлен ряд недостатков, однако приёмочная комиссия МПС РФ в декабре 1999 года рекомендовала ЭП10 к серийному производству. В 2000 году Новочеркасский завод приступил к изготовлению электровозов 002 и 003, для которых Adtranz поставил два комплекта оборудования. К этому времени общие затраты МПС на проектирование, закупку комплектующих и производство первых трёх локомотивов составили 423,4 миллиона рублей. Однако в 2001 году после кадровых перестановок в МПС новый заместитель министра путей сообщения заморозил сделку с Adtranz по причине слишком высокой стоимости электровозов ЭП10, отдав предпочтение в пользу закупки у НЭВЗа недорогих пассажирских электровозов переменного тока ЭП1 с коллекторными двигателями. В результате задача приобретения двухсистемных асинхронных электровозов была отложена на неопределённый срок, а производство электровозов ЭП10 было приостановлено.
В дальнейшем судьба проекта ЭП10 оставалась неопределённой, поскольку часть руководства МПС, реорганизованного в конце 2003 года в ОАО «Российские железные дороги» (РЖД), выступала против производства пассажирских локомотивов на НЭВЗе по причине низкой эксплуатационной надёжности ряда элементов и выявлении ряда недостатков при сборке, предлагая вместо этого инициировать создание электровозов постоянного тока ЭП100 на Коломенском заводе, который имел значительный опыт в производстве зарекомендовавших себя пассажирских тепловозов ТЭП70 с электрической передачей и ранее выпустил два скоростных электровоза переменного тока ЭП200. Тем не менее по инициативе замминистра путей сообщения Владимира Якунина были проведены испытания, которые позволили признать ЭП10 годным к эксплуатации в России, а затем велись переговоры с канадской компанией Bombardier, в состав которой вошёл Adtranz, о снижении числа комплектов поставляемого оборудования с 18 до 9.
В начале 2004 года компания РЖД вновь отложила приобретение электровозов на неопределённый срок, что вызвало протест со стороны поставщика электрооборудования Bombardier, вложившего средства в производство оборудования. Концерн требовал от РЖД выплатить неустойку или заключить контракт на производство ещё 11 электровозов, не считая самого первого. В итоге под угрозой судебных разбирательств РЖД в ноябре 2004 года был заключено соглашение, а в марте 2005 года подписан окончательный контракт на производство ещё 11 электровозов серии общей стоимостью 450 миллионов рублей.
В конце 2005 года был собран электровоз 002, а в течение 2006 года — ещё 10 локомотивов ЭП10 с номерами 003—012. В дальнейшем электровозы ЭП10 не выпускались по причине низкой надёжности отдельных узлов. Вместо них завод приступил к созданию более современных электровозов нового поколения серии ЭП20.
Основным недостатком электровозов ЭП10 признана низкая надёжность тяговых электродвигателей (ТЭД) (особенно при использовании «кнопки № 6», переводящей тягу в бустерный режим с величинами токов, существенно превышающими расчетные значения), выявлен и ряд других проблем. В начале 2007 года в прессе появилась информация об отзыве электровозов этой серии из эксплуатации. В частности говорится о том, что «технический аудит показал, что качество сборки локомотивов на НЭВЗе из комплектующих, которые поставляют 800 российских заводов, оказалось крайне низким».
По завершению предпроектных исследований было утверждено техническое задание на ЭП20, который, как и ЭП10, должен был оснащаться асинхронным тяговым приводом и системой рекуперативного торможения для снижения эксплуатационных затрат и иметь схожие технические характеристики, но в то же время соответствовать повышенным требованиям по безопасности и надёжности в соответствии с нормами, принятыми для электровозов, выпускаемых в странах Европы, и обеспечивать комфортные условия работы локомотивной бригады. Также предполагалось, что электровоз будет водить транзитные поезда, следующие в дневное время по скоростной линии Москва — Санкт-Петербург, поэтому среди предъявленных требований к будущему электровозу была возможность создания его варианта для эксплуатации со скоростями до 200 км/ч.
РЖД поручили российскому Трансмашхолдингу создать проект нового электровоза к 2008 году. Для создания нового локомотива Трансмашхолдинг заключил партнёрское соглашение с французской компанией Alstom Transport, производящей высокоскоростные электровозы и электропоезда, которая должна была разработать и поставить наиболее сложные в изготовлении узлы электровоза с учётом климата России, поскольку у российских предприятий отсутствовало оборудование и опыт для производства отдельных узлов и части сложного электрооборудования (в особенности тяговых инверторов и системы управления) и для их создания требовалось значительное время, а закупать зарубежные электровозы было слишком дорого.
Для нового электровоза были сконструированы принципиально новые детали, которые вскоре начали изготавливаться и тестироваться: кузов, кабина машиниста с крэш-системой, тележки, тяговые электродвигатели, система управления и контроля, тормозное и механическое оборудование. Компания Alstom доработала тяговый инвертор в соответствии с требованиями российских стандартов и условиями эксплуатации. Окончательный проект электровоза был готов в 2010 году, и в мае РЖД подписало контракт на поставку 200 электровозов серии на сумму около 1 миллиарда евро. Производство электровозов было организовано на главном электровозостроительном предприятии России — Новочеркасском заводе.
ЭП20 «Олимп» — российский двухсистемный скоростной шестиосный пассажирский электровоз, спроектированный Трансмашхолдингом с использованием ряда технических решений французской компании Alstom в рамках совместного предприятия «Технологии рельсового транспорта». Электровоз серийно выпускается на Новочеркасском заводе. По состоянию на декабрь 2018 года выпущено 66 электровозов, все они поступили в собственность ОАО «РЖД» и работают с пассажирскими поездами.
