3ТЭ10УК

Основным направлением в развитии конструкции тепловоза 2ТЭ10У были электрические цепи, однако изменения затронули и дизель. На 2ТЭ10У устанавливался дизель 10Д100М2, отличавшийся от дизеля 10Д100 следующими особенностями:
- снижением частоты оборотов в холостом режиме до 270 об/мин;
- применением регулятора с корректором пуска, регулировкой мощности на 6 позиции контроллера;
- применением двухрежимных форсунок, которые позволяют отказаться от вентилей ВП6 и ВП9 отключения части топливных насосов при работе дизеля в режиме холостого хода;
- встроенными топливоподкачивающими насосами с приводом от коленвала дизеля (наряду с основным топливоподкачивающим насосом с приводом от электродвигателя).
Также 2ТЭ10У отличается окнами дизельного помещения, унифицированными с 2ТЭ116, изменённой конструкцией холодильника (по типу 2ТЭ10С), на большинстве машин изменена конструкция приборных панелей пульта машиниста. Вентилятор охлаждения главного генератора, на более ранних тепловозах установленный под крышей, на 2ТЭ10У занял место возле переднего распределительного редуктора — внизу, его воздухозаборные жалюзи на правом борту кузова также опущены вниз.