1979/80 entstehen die Baumuster der BR120, erst ab 1987 folgen die 60 Serienloks der BR120.1. Der Grund: Die Universallok für schnelle Reise- und schwere Güterzüge wird erstmals von stufenlos regelbaren Drehstrommotoren angetrieben – und das muss erpobt werden.
 

Mit der Drehstrom-Antriebstechnik verläuft die Dauerzugkraft annähernd entsprechend der idealen Zugkraft-Geschwindigkeitskennlinie – es lässt sich ein breites Drehmoment- und Drehzahlband beherrschen. Dazu arbeiten die kompakten Motoren ohne Kollektoren, Schleifringe, Bürsten und mechanische Kontakte weitgehend verschleißfrei. Aus dem Wechselstrom der Fahrleitung entsteht über Traktionsumrichter der Drehstrom zum Antrieb der Asynchronfahrmotoren.

Ab Anfang der 1970er-Jahre erarbeiten BBC und Henschel mit dieselelektrischen Loks der Kleinserie DE 2500 die Grundlagen für den Drehstromantrieb. Das registriert die DB aufmerksam und erteilt im Mai 1976 BBC den Auftrag, die Elektrik für die geplante BR120 zu entwickeln. Um die Mechanik kümmert sich ein Konsortium aus Krauss-Maffei, Thyssen-Henschel und Krupp. Die Firmen betreten mit den fünf Baumustern Neuland und konstruieren die erste Drehstromlok der Welt, die in Serie gehen wird. Weil sich die DB den Wunschtraum einer Universallok erfüllen möchte, ist das Pflichtenheft für die Hochleistungs-Drehstromlok mit einer Dauerleistung von 5.600 Kilowatt extrem anspruchsvoll. Die Maschinen sollen mit ihren vier Motoren 700 Tonnen-Reisezüge mit 160 Stundenkilometern ziehen und ebenso 5.400 Tonnen schwere Güterzüge mit einer Geschwindigkeit von 80 Kilometern pro Stunde.
 

Die 1979/80 gebauten vierachsigen Loks in TEE-Lackierung sind 19.200 Millimeter über Puffer lang – nur 30 Zentimeter kürzer als die Paradeloks der BR103.1 (bis 103 215). Die Prototypen besitzen eine Reibungslast von nur 84 Tonnen und erbringen vor schweren Güterzügen Leistungen, die bislang den sechsachsigen 151ern mit einer Reibungslast von 118 Tonnen vorbehalten waren. Bei der Schnellfahrt erreicht die 120 002 am 13. August 1980 mit einem Messzug 231 Stundenkilometer – die Zulassung der Loks wird um 40 auf 200 Stundenkilometer erhöht. Hans W. Obrig spricht danach von der „Traktionsart des nächsten Jahrtausends“ und „der leistungsfähigsten vierachsigen E-Lok der Welt“. Die Euphorie darf nicht wundern, denn er ist Präsident des Verbands der Deutschen Lokomotivindustrie. Obrig zählt die vier wichtigsten Vorteile der BR120 auf:

1. Als bisher einzige DB-Loks sind die 120er sowohl für schnelle Reisezüge bis zu 200 Kilometer pro Stunde als auch für schwere Güterzüge geeignet.
2. Die BR120 kann mit ihren Universalloks den Fahrzeugpark der Bahn erheblich reduzieren.
3. Die Maschinen sind wegen ihrer elektronischen Schalt- und Regeltechnik hoch flexibel.
4. Die Loks sind dank der Rückgewinnung der Bremsenergie energiesparender als jedes vergleichbare Verkehrsmittel. Tatsächlich fließen beim Bremsbetrieb rund zwölf Prozent der Energie ins Netz zurück

Was Präsident Obrig erbost, ist die Tatsache, dass diese innovative technische Weiterentwicklung unbemerkt von der breiten Öffentlichkeit stattfindet, „die ihre Aufmerksamkeit mehr jedem neuen Pkw-Modell zuwendet“. Am 17. Oktober 1984 jedoch sorgt die ertüchtigte 120 001-3 für die gewünschte Publicity: Auf der Strecke zwischen Augsburg und Donauwörth erreicht die Drehstromlok mit einem 260-Tonnen-Zug eine Geschwindigkeit von 265 Kilometern in der Stunde – Weltrekord für Schienenfahrzeuge mit Drehstrom-Antriebstechnik. Im Zuge der Bewährung werden die Loks auch bei ausländischen Bahnverwaltungen eingesetzt und am 25. Oktober 1984 erzielt die 120 001 mit 234,4 Stundenkilometern einen österreichischen Streckenrekord. 

Nach zahlreichen Optimierungen von Antrieb, Elektronik und Fahrzeugteil werden zwischen 1987 und 1989 die 60 Maschinen der Serienausführung BR120.1 ausgeliefert. Thomas Estler zählt in „Das große Loktypenbuch“ Verbesserungen auf wie „zeitmultiplexe Wendezug- und Doppeltraktionssteuerung, verstärkte Netzbremse, zusätzliche elektropneumatische Bremse sowie eine automatische Fahr- und Bremssteuerung mit Schleuderschutz“. Die einzigen druckgeschützten Loks der DB erreichen beachtliche Laufleistungen von bis zu 29.479 Kilometern pro Jahr und scheuen keine Arbeit: Sie bespannen Güterzüge aller Art, ECs, Interregios, Auto- oder Nachtzüge – die DB wirbt mit der BR120.1 beim Intercargoexpress mit 160 Stundenkilometer schnellem Güterverkehr.
 

Dennoch bestellt die DB keine neuen Serienloks mehr, sondern schreibt 1991 leistungsfähigere Maschinen aus, die aber alles können sollen, was die Loks der BR120 schon können. Während der langjährigen Entwicklungsphase lässt die DB zudem die Idee einer Universallok für alle Zugleistungen fallen und richtet sich wieder auf Entwicklungsplattformen mit baugleichen Teilen aus. Dennoch war der Respekt vor den Loks mit der geknickten Front und dem glatten Kasten gewachsen – sie haben vieles vorgedacht, was die folgenden Generationen an modernen E-Loks auszeichnet. So wurde ihre Antriebstechnik Mitte der 1980er-Jahre auch für die Triebköpfe des ICE1 weiterverwendet.