Nach dem Ausscheiden sechs stark kriegsbeschädigter 01er war deren Anzahl in den westlichen Besatzungszonen auf 165 Stück geschrumpft, welche dann am 07. Dezember 1949 in den Bestand der Deutschen Bundesbahn (DB) überführt wurden. Die Unterhaltung der Maschinen übernahmen die Ausbesserungswerke (EAW, später AW) Braunschweig und Frankfurt-Nied, in denen im Laufe der Jahre die üblichen Umbaumaßnahmen erfolgten. In deren Folge änderte sich ab etwa 1951 das äußere Erscheinungsbild der Schnellzugmaschinen gravierend, die großen Windleitbleche wurden durch kleinere der Bauart Witte ersetzt und gleichzeitig verlegte man Luft- und Speisepumpe aus den Rauchkammernischen in Kesselmitte auf die Umlaufbleche.

Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit stattete man 1950/51 fünf 01er mit geschweißten Stehkesseln samt Verbrennungskammer, Heinl-Mischvorwärmeranlagen Bauart MVR sowie Turbospeisepumpen aus. Des Weiteren wurden zwischen 1958 und 1961 50 Maschinen im AW Frankfurt-Nied umgebaut und erhielten neue "Hochleistungskessel", die trotz Verkleinerung der Gesamtheizfläche eine um 0,5 bis 1,5 Tonnen pro Stunde höhere Dampferzeugung ermöglichten. Ende 1961 galt es im AW Frankfurt-Nied noch 156 Maschinen zu unterhalten, neben den 50 Neubaukesselloks waren also noch 106 Loks mit Altbaukessel im Einsatz.

Der deutlich an Tempo zulegende Strukturwandel Anfang der 1960er Jahre machte in der Folgezeit immer mehr 01er überflüssig, Diesel- und Elektrofahrzeuge drangen verstärkt in die Einsatzgebiete der großrädrigen Dampfloks ein. Den Start ins DB Computernummer Zeitalter am 01. Januar 1968 erreichten noch 84 der Schnellzugloks, aus der Baureihe 01 wurde die Baureihe 001, die Ordnungnummern blieben unverändert und am Schluß wurde eine Kontrollziffer angefügt (aus z.B. 01 008 wurde 001 008-2). Zu diesem Zeitpunkt beheimateten nur noch die Bahnbetriebswerke (Bw) Augsburg, Braunschweig, Bremen Hbf, Hannover Hgbf, Hof, Paderborn, Rheine, Trier und Ehrang diese Baureihe.

Ende 1969 war die Zahl der 01er Bahnbetriebswerke auf vier geschrumpft, von denen das Bw Paderborn am 31. Oktober 1970 seinen Bestand an das Bw Ehrang abgab. 1971 beendete das Bw Braunschweig seine 01 Beheimatung und nachdem Ehrang im Jahr 1972 folgte, blieb nur noch Hof als letzte Einsatzstelle übrig. So wurde eine der ersten 01er Dienststellen auch die Letzte. Noch ein gutes Jahr lang donnerten die Schnellzugloks über die berühmte Schiefe Ebene und erreichten Ziele wie Bayreuth und Bamberg.