Drugi egzemplarz lokomotywy T8-002 ukończono w 1962, a w 1963 roku oznaczenie zmieniono na WŁ10. W latach 1964-67 powstało 25 egzemplarzy, a dopiero od 1968 roku przystąpiono do produkcji wielkoseryjnej. W toku produkcji pierwszej serii wprowadzano daleko idące zmiany. W 1965 roku (od WŁ10-009) zunifikowano wózki z lokomotywami na prąd przemienny WŁ80K, a w 1967 roku (od WŁ10-021) wprowadzono nowe, zunifikowane z nimi pudło lokomotywy, dłuższe o 2400 mm od pierwszych egzemplarzy.
Od 1969 roku produkcję lokomotyw umieszczono także w Nowoczerkaskiej Fabryce Elektrowozów (NEWZ) w Nowoczerkasku, która od początku produkowała wózki, a od 1967 roku także pudła lokomotyw dla TEWZ (pudła pierwszych lokomotyw, do numeru 20, wyprodukowała Ługańska Fabryka Spalinowozów). Do 1976 roku NEWZ wyprodukowały 1100, a do 1977 roku TEWZ – 893 lokomotywy podstawowego modelu WŁ10, o numerach do WŁ10-1903. Zakłady te następnie przeszły na produkcję odmiany WŁ10U.