Маневровый ТЭМ1, созданный на Брянском заводе в 1958 году, демонстрировал хорошие характеристики, однако вскоре потребовалась его модернизация, особенно в области усиления мощности силового агрегата.
Работы над новым проектом начались вскоре после начала серийного производства предыдущей модели. Это свидетельствовало о стремлении местных инженеров опережать времена, учитывая, что подготовка нового тепловоза могла занять несколько лет.
Проект включал участие главного конструктора П. Аранова и руководителя тепловозостроительного бюро В. Долгова. Основным условием было внедрение нового, более мощного привода. Пензенский дизельный завод разработал ПД1, опираясь на существующий мотор 2Д50, в то время как харьковские смежники предоставили тяговый генератор ГП-300А.
На этапе подготовки были высказаны критические мнения, предлагавшие заменить электрическую передачу гидравлической, оставив остальные элементы конструкции ТЭМ1 неизменными. Однако эти предложения были отклонены.
В 1960/61 годах на Брянском машиностроительном заводе были созданы три опытных образца усиленной маневровой техники, которые получили новое обозначение – ТЭМ2. Сопутствующий дизельный привод был усовершенствован с увеличенным давлением наддувочного воздуха и другими технологическими инновациями.
Прототипы были направлены для первичных испытаний в локомотивные депо имени Ильича и Лихоборы Московской железной дороги. Учтя замечания по предыдущей модели, инженеры предусмотрели улучшенный обзор из кабины машиниста.
Новый генератор ГП-300А, весивший 5,1 тонны, имел улучшенные характеристики. Частота вращения вала достигала 2000 об/мин при номинальном режиме, а мощность – 780 кВт. Тепловозы оснащались тяговыми электродвигателями марки ЭДТ-380В, обеспечивая десятисуточное использование в автономном режиме.
Несмотря на начальные трудности и замечания, ТЭМ2 был успешно внедрен в серийное производство. Экспорт в страны СЭВ, включая Польшу, стал заметной частью его долгой эксплуатационной истории.
С течением времени модель ТЭМ2 претерпела несколько модификаций. В 1984 году появилась модификация ТЭМ2М с дизелем 6Д49 из Коломны. В 1988 году появилась ТЭМ2УМ с 1400-сильными дизель-генераторами 1ПД-4А. Брянский завод завершил производство ТЭМ2 в начале XXI века, но техника продолжает активное использование в различных странах, подчеркивая свою надежность и эффективность.