Ihre Konstruktion leitet sich von der Einheitslokbaureihe E10 (später BR 110) ab, und entspricht ihr oftmals. Allerdings sind bei der Konstruktion der Baureihe E50 einige Änderungen vorgenommen worden. Die wohl auffälligste Änderung ist die Verlängerung des Einheitslokomotivlokkastes von 16.490 mm auf 19.490 mm. Damit schritt der Einbau einer dritten Achse in die Drehgestelle einher, womit die Achsfolge nun Co’Co‘ anstatt der üblichen Achsfolge Bo’Bo‘ lautet. Der Drehzapfenabstand betrug 9.700 mm, der Drehgestellachsstand 4.360 mm. Aufgrund des größeren Lokkastens erhöhte sich das Dienstgewicht der einsatzbereiten Lokomotive auf 126,0 Tonnen. Die durch den Einsatz als schwere Güterzuglokomotive niedrig angesetzte Höchstgeschwindigkeit betrug 100 km/h , was jedoch deutlich über den Geschwindigkeiten vergleichbar starker Dampflokomotiven lag. Zum Vergleich: Die schwere Güterzugdampflokomotive der Einheitsbaureihe 44 hatte eine Höchstgeschwindigkeit von 80 km/h.

Als Fahrmotoren kamen zwei verschiedene Motoren zum Einbau: Die Erste Serie, bestehend aus den Lokomotiven E50 001 bis E50 025 erhielten Tatzlager-Fahrmotoren. Dies war entgegen den üblicherweise für die Einheitsloks verwendeten Gummiring-Feder-Antrieben der Einheitsloks eine gravierende Änderung. Der Grund dafür war denkbar einfach: So war die Skepsis gegenüber den Gummiring-Feder-Antrieben in hohen Leistungen im Güterzugbetrieb noch zu hoch, sodass man auf den bewährten Tatzlagerantrieb der Altbau-Elektrolokomotiven zurück griff. Während der eingehenden Erprobung der Gummiring-Feder-Antrieben in der Schwesterbaureihe E40 stellten sich diese Befürchtungen jedoch als unbegründet heraus, sodass man für die Lokomotiven E50 026 bis E50 194 auf denn nun ebenfalls bewährten Gummiring-Feder-Antrieb der Einheitsloks zurückgriff. Später wurden bei größeren Schäden an Fahrmotoren und Getrieben auch Umbauten auf Gummiring-Feder-Antrieb vorgenommen: So wurden aus ausgemusterten Loks der zweiten Serie die Drehgestelle unter Loks der ersten Serie gestellt, um so den aufwändigen Tatzlagerantrieb endgültig zu ersetzen.

Vergleicht man die Leistungsdaten der E50 mit der der anderen Einheitslokomotiven, wird schnell deutlich, dass die E50 von Anfang an für Höchstleistungen konzipiert war. Die Stundenleistung wurde von 3700 kW bei den Baureihen E10 und E40 bzw. 2400 kW bei 97,8 km/h bei der E41 auf 4500 kW gesteigert. Die Dauerleistung erhöhte sich von 3620 kW bei bei 123 km/H (E10) bzw. 90 km/h (E40) auf 4410 kW bei 80 km/h. Bedingt durch die allgemein größere Bauform der E50 erhöhte sich das Dienstgewicht der einsatzbereiten Lokomotive von 86,4 Tonnen bei der E10, 83,0 Tonnen bei der E40 und 67,0 Tonnen bei der E41 auf schier gigantische 126,0 Tonnen, was sogar das Gewicht einer Betriebsbereiten Güterzugschlepptenderlokomotive der Einheitsbaureihe 44 (110,0 Tonnen) überstieg. Ab der Lokomotive E50 026 stieg das Gewicht sogar – bedingt durch den Gummiring-Feder-Antrieb – auf 128,0 Tonnen an. Die Achlast liegt mit 21,0 Tonnen bzw 21,4 Tonnen (ab E50 026) knapp überhalb der E40 (20,9 Tonnen, aber unterhalb der Kasten-E10 (21,2 Tonnen). Damit ist die E50 genauso wie alle anderen Einheitslokomotiven für die meisten Strecken geeignet. Die E50 stellt trotz ihrer großen Dimensionen dennoch die langsamste Einheitslokomotivbaureihe dar: Ihre Höchstgeschwindigkeit liegt bei 100 km/h, die der E40 bei 110 km/h und der Serien-E10 bei 150 km/h (später 140 km/h, E10.12: 160 km/h).

Als Schaltwerk kam ursprünglich das von dem in der Baureihe E10 verwendeten Schaltwerk N28H abgewandelte Schaltwerk N28i mit Flachbandwähler und Überschaltwiderstands von BBC^☼ zum Einsatz. Dies hatte drei Lastschalter (E10 mit N28H: 2 Lastschalter) mit einem Nennstrom von 400 Ampere. Später wurden auch Thyristor-Schaltwerke des Typs W29T von SSW^☼ mit Flachbandwähler und zwei Lastschaltern mit einem Nennstrom von 250 Ampere verbaut, welche auch teilweise in der Baureihe E10 zum Einsatz kamen. Die Schaltwerke W29T wurden ab der E50 128 serienmäßig verbaut.

Abgeliefert wurde die Baureihe E50 im damals für langsame Lokomotiven vorgesehenen chromoxidgrünen Lack mit schwarzem Rahmen, silbernem Dach und roten Stromabnehmern. Später wurden die Lokomotiven auch an die neuen Einheitsfarben der DB angepasst, so wurden viele Lokomotiven ozeanblau-beige, orientrot oder verkehrsrot lackiert, je nachdem, welche Farbvariante gerade aktuell war. Meist ging mit diesen Umlackierungen auch der Abbau der umlaufenden Regenrinne am Dach und der stirnseitigen Umläufe und Handläufe einher. Wie bei allen Einheitslokomotiven auch waren die Regenrinnen zum Teil sehr rostanfällig, was ihren Abbau unumgänglich machte. Ebenfalls wurden bei den Umlackierungen die gegossenen Lokschilder und DB-Signets gegen Klebeziffern getauscht. Eine weitere deutliche äußerliche Veränderung war der durchaus komplizierte und aufwändige Tausch der einteiligen Spitzenlichter gegen getrennte Schluss- und Spitzenleuchten, der bei einigen Lokomotiven vollzogen wurde. Allerdings wurden diese Umbauten und Umlackierungen nicht konsequent durchgeführt, sodass es bis zum Schluss noch Lokomotiven in Chromoxidgrün oder mit Einfachlampen gab.

Während des Serienbaus der Baureihe E50 flossen auch immer wieder konstruktive Verbesserungen in den Bau mit ein. Ab Lokomotive E50 042 wurden direkt Doppellampen verbaut. Zudem entfielen ab E50 128 die äußerlichen Regenrinnen. Die einfach austauschbaren Verschleißpufferbohlen erhielten ab der 150 156 Einzug in den Serienbau. Ebenso erhielt die letzte Serie ab Werk serienmäßig Schienenräumer an den Drehgestellen angebaut. Am elektrischen Teil fanden auch nach und nach Verbesserungen statt: So entfiel ab der 150 128 das bisherige mechanische Schaltwerk N28i zu Gunsten des neueren elektrischen Thyristorschaltwerkes W29T. Die letzte große Änderung floss ab der Lokomotive 150 165 in den Serienbau mit ein: Die Querkupplung zwischen den Drehgestellen entfiel, zudem wurde die Drehzapfenlagerung verändert. Letztere kam später auch bei der Nachfolgebaureihe 151 zum Einsatz. Ebenfalls von der späteren Nachfolgebaureihe stammen die ab diesem Zeitpunkt verwendeten Flexicoil-Federn und Schlingerdämpfer, die das Fahrverhalten der E50 verbessern sollten, welches teilweise recht rau war.

Diese äußerlichen Veränderungen waren aber nicht die einzigen Veränderungen, die die Lokomotiven der Baureihe E50 über sich ergehen lassen mussten. Allerdings blieben große Änderungen meist aus. Zu nennen sind hier der Einbau der Ebula-Geräte sowie teilweise der Zugbeeinflussung PZB90.

Die ersten von der Industrie abgelieferten und von der Bundesbahn abgenommenen Lokomotiven der Baureihe E50 kamen in Einsatzplänen der Altbau-Baureihe E94 erstmals zum Einsatz. Dies war vornehmlich der Einsatz auf Steilstrecken oder im Gebirge, wo dauerhaft Höchstleistungen gefordert wurden. Als immer mehr Lokomotiven geliefert wurden, verdrängten sie schließlich die Baureihe E94 vollständig. Darüber hinaus wurde ihr Einsatzgebiet nun auch auf schwere Erzzüge oder ähnliches erweitert. Die E50 wurde vornehmlich im süddeutschen Raum beheimatet, kam aber auch von mitteldeutschen und norddeutschen Einsatzstellen zum Einsatz. Die Baureihe E50 förderte auch maßgeblich den Traktionswandel weg von den dampflokbespannten Zügen hin zu den modernen Traktionsarten, und machte viele Dampflokomotiven arbeitslos.

Mit dem Fortschreiten der Elektrifizierungen des Streckennetzes der Bundesbahn erhöhte sich auch der Einsatzradius der Baureihe E50 wie der aller anderen Elektrolokomotiven auch sprunghaft. Bald waren die Lokomotiven E50 auf den Hauptstrecken des Güterzugverkehres im ganzen Bundesgebiet anzutreffen.
Der exzessive Einsatz der E50 vor teilweise überschweren Güterzügen ging jedoch nicht spurlos an den Lokomotiven vorbei. Ende der 1980er Jahre mehrten sich schwere Schäden an den oft überbelasteten Lokomotiven.

Ebenfalls wurden einige wenige Lokomotiven mit einem sogenannten Schweiz-Paket ausgestattet. Zu Beginn der 90er Jahre planten die DB und die Schweizer Staatsbahnen SBB einen gemeinsamen Einsatzplan, der vorsah, dass auch Lokomotiven der DB mit Güterzügen bis in die Schweiz durchliefen, sowie auch Lokomotiven der SBB bis nach Deutschland. Dies sollte die lästigen Umspannaktionen überflüssig machen, die sich für kurze Strecken im Ausland kaum lohnten. Deswegen wurden einige Lokomotiven probehalber mit dem Schweizer Zugbahnfunk und den nötigen Zugsicherungseinrichtungen ausgestattet. Dies betraf auch ein kleines Kontingent an Lokomotiven der Baureihe E50, welche allesamt umgerüstet und für den Verkehr in der Schweiz zugelassen wurden.

Allerdings kam dieser Einsatz nicht über das Planungs- und Versuchsstadium hinaus, sodass die speziell ausgerüsteten Lokomotiven der Baureihe E50 kaum regelmäßig bis in die Schweiz fuhren. Somit währte dieses Intermezzo nur kurz, und verlängerte das Leben der Baureihe E50 leider entgegen der ursprünglichen Planung nur kaum.

Trotz guter Pflege gaben viele Bauteile der Lokomotiven auf Grund von Verschleiß nach und nach nach. Gerade der stark beanspruchte Antriebsstrang war oft eine Störungsquelle. Dies traf vor allem die Loks mit Tatzlager-Antrieb, und Schäden, die wirtschaftlich nicht mehr zu reparieren waren mehrten sich.

Daraufhin kam es im Jahr 1993 zu den ersten planmäßigen Ausmusterungen: So wurden die Loks E50 002-013, 015-018, 021 und 023 alle in der zweiten Jahreshälfte 1993 abgestellt und im Jahr 1994 bei der Firma Menteroda in Nordhausen zerlegt. Diese Schicksal traf auch die E50 096, E50 117 und E50 118, die alle zum 28.12.1993 ausgemustert worden und ebenfalls in Nordhausen zerlegt wurden.

Die letzten Loks der Baureihe wurden in den Jahren 2003 und 2004 endgültig ausgemustert. Die letzten Loks versahen vom Auslauf-BW Kornwestheim aus ihre letzten Dienste, ehe sie mit Schäden oder Fristablauf abgestellt wurden. Fast alle Maschinen wurden nach ihrer Ausmusterung eilig zerlegt. Eine große Rolle spielten dabei die Firmen Bender in Leverkusen-Opladen und Streil in Trier-Ehrang. So führten die letzten Fahrten der meisten Lokomotiven an einen dieser Orte, meist im Schlepp einer ihrer Nachfolgebaureihen, teilweise sogar (bei noch gültigen Fristen) aus eigener Kraft!

Leider führte die schnelle Verschrottung dazu, dass viele Erhaltungsversuche zu spät kamen, und nur zwei Lokomotiven wurden auf Dauer vor der Zerlegung bewahrt. So kann die E50 091 im Ablieferungszustand im DB-Museum Koblenz-Lützel besichtigt werden. Die Lokomotive ist weiterhin funktionsfähig, hat aber keine aktuelle Revision. Die zweite erhalten gebliebene Lok, 150 186-5, wurde im April 2004 vom DB Museum an das SEH Heilbronn verliehen, wo sie im letzten Betriebszustand in verkehrsrot mit Schweiz-Paket erhalten blieb. Im Oktober 2014 wurde die 150 186-5 an das DB Museum zurück gegeben und ebenfalls nach Koblenz-Lützel zum DB-Museum überführt. Seit 2017 ist auch die 150 186-5 wieder funktionsfähig, sodass nun beide erhaltenen Lokomotiven der Baureihe 150 in Koblenz wieder als funktionsfähige Museumsstücke zu bewundern sind. In Anbetracht der eigentlich weiten Verbreitung der Lokomotive wurden somit leider nur überraschend wenig Lokomotiven der Nachwelt erhalten.
Somit war die größenmäßig ‚größte‘ Baureihe aus dem Programm der Einheitslokomotiven auch die erste Baureihe, welche den Dienst bei der DB AG quittierte.

Als konstruktiver Nachfolger kann die Elektrolokomotive der Baureihe 151 angesehen werden, die im Anschluss an die E50 in Serieproduziert wurde. Sie entspricht in vielen Kerndaten der E50, wurde aber mit grundlegend modernisierter Technologie ausgestattet. Bis heute ist die Baureihe 151 unverzichtbar und außer Konkurrenz, weil die Eisenbahnindustrie bis heute keine in den Kerndaten übereinstimmende Nachfolgebaureihe entwickelt hat.