Тепловоз 2ТЭ121 — магистральный грузовой тепловоз с электропередачей, эксплуатировавшийся на железных дорогах СССР, России и Украины.
В 60-х годах XX века МПС обосновало и выступило инициатором заказа грузовых тепловозов с электропередачей секционной мощностью 4000 л.с. На основании проведённого в те годы исследования эффективности применения различных типов тепловозов на перспективу, выполненному ИТКП и ЦНИИ МПС были сделаны выводы о целесообразности иметь в общем парке локомотивов не менее 30 % тепловозов мощностью 4000 л.с. в секции.
До этого обоснования тепловозы такого класса в СССР не пытались создавать, за исключением отдельных проектов. Например, Ворошиловградский тепловозостроительный завод (далее ВЗОР, после развала СССР «Лугансктепловоз») в 1964 году выполнил проект тепловоза ТГ106 4000 л.с. на секцию с дизелем Д70, специально разработанным Б. Н. Струнге для тепловозов. На ХЗТМ А. А. Кирнарский в середине 60-х выполнил проект тепловоза ТЭ15 с тем же дизелем. Проект не был осуществлён в связи со свертыванием тепловозостроения на ХЗТМ.
После того, как МПС заявило о целесообразности строительства машин секционной мощностью 4000 л.с., Ворошиловградский тепловозостроительный завод за короткое время создал целый ряд проектов: 2ТЭ115 (1973), ТЭ120 с асинхронными тяговыми двигателями (1975), выпустил в 1974 г. опытный тепловоз ТЭ129, а в 1976—1977 г. партию тепловозов 142.
Данные тепловозы выполнялись заводом с шестью осями в секции на базе конструкции ранее освоенных машин, в частности, ТЭ109. Подобный подход ещё в конце 60-х годов подвергался критике со стороны ЦНИИ МПС, который предлагал разработку грузовых шестиосных машин с нагрузкой на ось, повышенной в перспективе до 27-30 т. Это было связано с планами МПС укладки на путях тяжёлых рельсов Р65 и Р75.
Со стороны МПС к середине 70-х годов было рекомендовано увеличить осевую нагрузку для тепловозов мощнее 3000 л.с. до 25 тс для серийного исполнения и до 27 тс для первых опытных образцов. Также было признано целесообразным увеличить диаметр колёс тепловоза с 1050 мм до 1250 мм и использовать опорно-рамный тяговый привод вместо опорно-осевого. Это потребовало разработки новой тележки грузового локомотива, не имеющей аналогов в мировой практике.
В 1968 году МПС выдало технические требования на тепловоз мощностью 4000 л.с. с расчётом дальнейшего производства его на ВЗОР. По указанным выше причинам, в 1970 году в техническом задании был указан диаметр колес 1250 мм и осевая нагрузка 23 т, а в 1973 году МПС согласовало увеличение осевой нагрузки до 25 т в серийном исполнении и применение двухступенчатого рессорного подвешивания и опорно-рамного привода.
В 1977 году МПС разработало новый типоразмерный ряд магистральных тепловозов, утверждённый в качестве государственного стандарта ГОСТ 22602-77, в котором фигурирует грузовой шестиосный тепловоз 4000 л.с. На основании требований этого стандарта в 1978 году был построен первый образец тепловоза 2ТЭ121-001.
Построенный в 1978 году тепловоз 2ТЭ121-001 имел нагрузку от колёсных пар на рельсы 26,8 тс, что соответствовало требованиям к первому опытному образцу. В том же 1978 г. тепловоз прошёл путевые и динамические испытания на участке Майкоп — Белореченская Северо-Кавказской железной дороги, которые были проведены ВНИИЖТ совместно с ВНИТИ и заводом-изготовителем при движении со скоростью до 120 км/ч. По результатам испытаний был сделан ряд предложений об изменении конструкции.
В это время ЦНИИ МПС рассматривает 2ТЭ121 как базовую модель перспективного тепловозного парка. С другой стороны, ко времени постройки 2ТЭ121 МПС фактически отказывается от массового использования в перспективе рельсов Р75, а рельсы Р65 уложены далеко не на всём полигоне применения новых тепловозов. Это обстоятельство выдвинуло более жёсткие требования к локомотивам с повышенной осевой нагрузкой по динамике и воздействию на путь. Кроме того, из-за нехватки в данный период современных путевых машин ухудшилось состояние путей тепловозного полигона. Всё это в конечном итоге требовало увеличения объёма исследований экипажной части по сравнению с первоначально планировавшимся и увеличения времени доводки.
В 70-х годах у МПС также сложилось негативное отношение и к дизелям ряда Д49 (ЧН26/26) производства Коломенского тепловозостроительного завода в связи их недоведённостью на тепловозах 2ТЭ116. МПС отказывается от массового перевода тепловозного парка на дизели Д49 и продолжает закупку локомотивов с ранее разработанными дизелями. Что же касается 2ТЭ121, то выбор дизеля 4000 л.с. в то время ограничивался двумя моделями: либо ряда Д49, либо ряда Д70 разработки ХЗТМ, работы над которым к концу 70-х были фактически свёрнуты. Это тоже осложняло продвижение нового тепловоза.
В период до 1983 г была выпущена опытная серия тепловозов 002—004, которые проходили разносторонние испытания. В частности, тепловоз 003 в течение 80-х годов постоянно использовался во ВНИТИ для испытаний различных вариантов экипажной части. По результатам испытаний опытной серии б