Ярославский электровозоремонтный завод проводил глубокую модернизацию электровозов серии 53E, программа модернизации 34E не разработана, кроме того, она нецелесообразна из-за большого возраста электровозов. В процессе модернизации заменяется кузов, электроаппараты (на аппараты электровозов ВЛ10, ВЛ11), старые мотор-компрессоры заменяются новыми ВУ-3,5. В силовой схеме вместо групповых контроллеров переключения выполняют индивидуальные контакторы, управляемые микропроцессорной системой управления локомотивом (МСУЛ) через выходные блоки управления контакторами (БУК). Обновленный электровоз получает обозначение ЧС2К. Также ЯЭРЗ проводил модернизацию по проекту ЧС2К-Е, при которой электровоз вместо системы МСУЛ оборудуется единой системой автоведения и управления тяговым приводом (ЕСАУП). ЧС2К-Е поступали в основном в депо Самара КБШ ЖД.
Запорожский электровозоремонтный завод также модернизирует ЧС2 с заменой кузова, но оставляет при этом прежними схему, машины и аппараты. В депо Курган и других депо Западной Сибири имеются переделанные в электромотрисы электровозы ЧС2-053, ЧС2-100 и другие. При переделке у большей части машин сохранён оригинальный кузов. Всего заводом Škoda было построено 1064 единицы электровозов этой серии, с учетом прототипов и машин «М» и «Т».