Die Deutsche Reichsbahn benötigte für ihren modernen Schnellzugverkehr leistungsstarke schnellere Dampflokomotiven mit Stromlinienverkleidung. Die bisher gebauten 2-Zylinder Lokomotiven genügten den Anforderungen nicht mehr. 1939 wurden 204 Stück bei allen großen Lokomotivfabriken in Deutschland bestellt. Kriegsbedingt wurden nur die Baumusterlok 01 1001 und das erste Los der Berliner Urheberfirma BMAG mit den Ordnungsnummern 1052 bis 1105 in den Farben Schwarz und Grau ausgeliefert.

Den Bahnbetriebswerken Leipzig Hbf West, Berlin Anhalter Bahnhof, Halle, Hamburg-Altona, Hannover Ost, Bebra, Erfurt P, Dresden-Altstadt, Frankfurt/ Oder Pbf, Würzburg und München teilte man die neuen Loks zu. Die ursprüngliche Höchstgeschwindigkeit von 150 km/h reduzierte man bereits 1941 auf 140 km/h. Im gleichen Jahr begann man damit, die Vollverkleidung im Bereich der Treibräder zurückzunehmen.

1944 wurden alle Lokomotiven nach Westdeutschland verlegt. Nach dem Krieg befanden sich die Maschinen in einem desolaten Zustand. Teile der Stromlinien-verkleidung fehlten und die Kessel aus nicht alterungsbeständigem Stahl zeigten erste Ermüdungserscheinungen. 1945 wurden zahlreiche Lokomotiven abgestellt. Der herrschende Lokomotivmangel brachte die Lokbaureihe wieder in den Einsatzbestand. Es dauerte bis 1951, bevor 54 Lokomotiven (01 1067 wurde nicht mehr instandgesetzt) nach einer Aufarbeitung ohne die Stromlinienverkleidung wieder betriebsfähig waren. Der Oberflächenvorwärmer blieb (optisch unvorteilhaft) an seiner alten Stelle quer vor dem Schornstein liegen, die Rauchkammertür war oberhalb der Mitte abgeschnitten. 01 1087 erhielt einen blauen Anstrich und hatte ebenso wie die 01 1101 die elegantere Front mit runder Rauchkammertür. Von 1953 bis 1956 baute man im AW Braunschweig für die nicht alterungsbeständigen Kessel aus St 47K-Stahl geschweißte Hochleistungs-kessel mit Mischvorwärmern ein. Ab 1957 erhielten weitere 33 Lokomotiven dieser Baureihe die Ölfeuerung. Zum 1.1.1968 führte die Deutsche Bundesbahn die EDV Nummerung ein. Kohlegefeuerte 01.10 wurden fortan als Baureihe 011, die ölgefeuerten als 012 geführt. Die Lokomotiven wurden auf den wichtigsten Hauptstrecken eingesetzt, bevor die fortschreitende Elektrifizierung sie auf die norddeutschen Strecken verdrängte.

Ohne Lokwechsel beförderten sie schwere Schnellzüge auf der hügeligen Nord-Süd-Magistralen über 683 Kilometer von Treuchtlingen bis Hamburg Altona. Auf der Rollbahn Osnabrück-Hamburg und auf der Marschbahn nach Westerland erbrachten die Lokomotiven überragende Leistungen. Mit einer fahrplanmäßigen Höchstgeschwindigkeit von 140 km/h beförderten sie Züge bis zu 600 Tonnen Last. In gutem Zustand und mit fachkundigem Personal konnten die ölgefeuerten Maschinen Leistungen von 2830 PS erreichen. Sie waren den damaligen Diesellokomotiven deutlich überlegen. Ihr „Röhren“ wird kein Eisenbahnfreund mehr vergessen, der die 01.10 mit Grenzleistung einmal erlebt hat. Bis zum 1. Juni 1975 auf der Emslandstrecke Rheine Norddeich eingesetzt, waren die 012 die letzten Schnellzugdampflokomotiven Westeuropas.