DD54形は、1962(昭和37)年に製造された新三菱重工業の試作機DD91形が原形となっています。昭和30年代、民間車両メーカー各社は国鉄の動力近代化を見据え、また製造技術習得も兼ね、競ってディーゼル機関車を試作。その実用性の確認を国鉄に依頼していました。

国鉄はDD91形を山陰本線京都-福知山間で試用したところ、良好な成績だったため、亜幹線用としてDD54形液体式ディーゼル機関車の製造を開始。同時期には幹線用DD51形と入換用や小運転用のDD13形も量産され始め、DD54形は、亜幹線用機関車としてその中間に位置付けられました。当車両は、1984(昭和59)年3月15日廃車後、同年3月25日に当時の交通科学館に保存され、その後2016年の京都鉄道博物館開館に合わせて移設。現在は同館にて保存・展示されています。