С 1987 года начался выпуск тепловозов ЧМЭ3Э. На тепловозах ЧМЭ3Э так же, как и на ЧМЭ3Т, установленно электронное оборудование, обеспечивающее реализацию максимальной мощности дизеля на низкой частоте вращения вала, которого не было на тепловозах ЧМЭ3, но не установлен реостатный тормоз.
В 1987 — 1989 годах осуществлялась поставка тепловозов серии ЧМЭ3Э. В 1987 г. опытный ЧМЭ3Э № 5932 поступил в СССР. В 1988 году была поставлена уже опытная партия из 25 локомотивов (№ 6220 — 6244). В 1989 г. было поставлено 220 шт. (№ 6665 — 6884).
Внешне тепловоз никаких особых отличий от ЧМЭ3 не имеет.