2013年3月16日起,時刻表修改,JR東日本的田端運轉所不再代理貨物運送業務,以常磐線為中心的貨物列車改用EH500牽引[7]。JR東日本將501至508及511共九輛EF510售予JR貨物,7月26日起陸續迴送至JR貨物的富山機關區[8][9]。JR貨物將這9輛原有的流星塗裝及JR東日本的英文「EAST JAPAN RAILWAY COMPANY」標示移除,並取消通過黑磯車站的交直流轉換區間所需的感應器,並且將ATS系統改為ATS-PF、ATS-SP及ATS-Ps,但仍保留原有車號[10]。
2021年3月31日,JR貨物公佈2021年度的事業計劃,其中將在九州地區導入EF510以汰換使用已久的EF81與ED76電力機車[11]。10月15日,該公司發佈新聞稿,將九州形式的EF510命名為300番台[12],其外表與EF81 300番台同為銀色,頭燈改為LED燈,加裝交流電再生制軔,車身貼有和0番台相同的「ECO-POWER RED THUNDER」標誌[12]。12月10日,川崎車輛向媒體記者公開了EF510 300番台的新造車301號,此車下線後將進行試車,2023年3月起部署在JR貨物九州地區使用[13],預定量產17輛[14]。