С 1972 года Новочеркасский электровозостроительный завод начал выпуск усовершенствованного варианта двухсистемного электровоза, получившего обозначение ВЛ82М. Всего до 1979 года включительно было построено 67 таких локомотивов.
От своих предшественников новые локомотивы отличаются уменьшенным передаточным числом, разработанными специально для них новыми ТЭД НБ-407Б, изменениями в схеме электроцепей, новым контроллером машиниста, токоприёмниками и пр. Вес электровоза с 2/3 запаса песка составил 200 т против 188 т для ВЛ82. Различия в конструкции кузова и тележек между ВЛ82 и ВЛ82м такие же, как между ВЛ10 и ВЛ10у или ВЛ80к и ВЛ80т — установлены круглые окна машинного отделения вместо прямоугольных большой площади, боковые опоры заменены люлечными подвесками. Главное отличие в электрической части — вместо силового контроллера ЭКГ-82 применены индивидуальные линейные и реостатные контакторы и групповые переключатели соединений, контроллер машиниста выполнен по типу контроллера электровоза ВЛ10.
Эксплуатировались электровозы серии ВЛ82М в депо Купянск Южной железной дороги (и эксплуатируются ныне), депо Красноуфимск (до оборудования станции стыкования), депо Минеральные Воды Северо-Кавказской дороги и на Октябрьской железной дороге для вождения поездов от Выборга до границы с Финляндией.
По мере поступления на железные дороги электровозов серии ВЛ82М электровозы ВЛ82 из-за склонности к боксованию переводились на работу с пассажирскими поездами.