В 1975 году Ворошиловградский завод (так в это время стал называться Луганский завод) параллельно с выпуском 2ТЭ10Л начал строить ещё одну модификацию тепловозов 2ТЭ10 — 2ТЭ10В. Основные узлы нового тепловоза были аналогичны тепловозам серии 2ТЭ10Л. Но этот тепловоз, как и все последующие тепловозы серий 2-, 3- и 4ТЭ10, имел кузов, бесчелюстные тележки и кабину с пультом и контроллером, унифицированные с выпускавшимся параллельно 2ТЭ116. Двухмашинный агрегат вынесен из-под кабины в пространство между полом и аппаратными камерами.
ТЭД-ы устаналивались серии ЭД-118А. Масса нового тепловоза в служебном состоянии, в основном из-за добалансировки, увеличилась до 2×138 т. Сила тяги и скорость (24,7 км/ч) длительного режима были такие же, как у тепловозов серии 2ТЭ10Л с передаточным числом редуктора 75:17. Конструкционная скорость также равнялась 100 км/ч.
Всего с 1975 по 1981 годы завод выпустил 1898 локомотивов серии 2ТЭ10В. Также в 1978 году был построен один трёхсекционный вариант тепловоза — 3ТЭ10В.