Nachdem über 60 Jahre lang Dampflokomotiven auf der Schmalspurstrecke der Brohltalbahn ihren Dienst getan hatten, wurden im Oktober 1965 zwei fabrikneue Dieselloks in Brohl angeliefert, die fortan die Dampfloks ablösten. Diese beiden Loks mit den Betriebsnummern D1 und D2 sind bis heute betriebsfähig und ziehen jetzt vor allem Personenzüge auf der Strecke zwischen Brohl und Engeln. Eine weitere baugleiche Diesellok kam im September 1967 dazu. Den Auftrag erhielt die Dortmunder Firma Orenstein-Koppel und Lübecker Maschinenbau AG, die eine dieselhydraulische Lok der Type MV10S lieferte. Wegen des Steilstreckenbetriebs kam es zu brohltaltypischen Ergänzungen und der Installierung von drei Bremssystemen. Eine Druckluft-Vakum- und Kraftbremse und eine Vielfachsteuerung.

Das Dampflokzeitalter, das sehr lange den Alltag bei der Brohltalbahn bestimmt hatte, ging mit der Anschaffung der beiden Dieselloks abrupt zu Ende. Die neuen Loks bewährten sich sehr schnell. Gegenüber den Dampfloks erforderte ihr Betrieb und Unterhalt viel weniger Aufwand: Sie mussten nicht vorgeheizt und ständig an zahlreichen Stellen geschmiert werden, sie waren innerhalb weniger Minuten betriebsbereit, ihr Führerstand war kein schmutziger und oft glühend heißer Arbeitsplatz mehr, sondern eine saubere, übersichtliche Kabine, von der aus der Lokführer sogar eine zweite, im Verbund fahrende Diesellok fernsteuern konnte.

Schon kurz nach der Anschaffung stellte sich heraus, dass die beiden dieselhydraulischen Loks D1 und D2 wegen ihrer Zuverlässigkeit und ihrem geringen Wartungsaufwand vier Dampflokomotiven ersetzen konnten. 1967 wurde deshalb im Dortmunder Werk des Maschinenbauers Orenstein & Koppel eine baugleiche dritte Lok bestellt. Nach vielen Jahren ist diese Lok mit der Betriebsnummer D3 inzwischen abgestellt. Die beiden älteren Loks D1 und D2, ursprünglich als Güterzug- und Rangierloks konzipiert, werden heute hauptsächlich für Personenzüge eingesetzt.

Typisch für die Brohltalbahn ist, dass die Loks wegen des besonders steilen Streckenabschnitts zwischen Oberzissen und Engeln mit drei verschiedenen Bremssystemen ausgestattet wurden und mit ihren drei Puffern auf jeder Seite sowohl Schmalspur- als auch Normalspur-Waggons auf den Gleisanlagen am Brohler Hafen rangieren können. Dort liegen Dreischienengleise, die sowohl von den Schmalspurfahrzeugen mit 1.000 Millimeter Spurweite, als auch von Loks und Waggons mit der Normalspurweite von 1.435 Millimetern befahren werden. Weil die Schmalspurloks dort im Verhältnis zu den Normalspurwaggons asymmetrisch stehen, sind auch die dafür vorgesehenen Pufferpaare an den Loks asymmetrisch. Die Mittelpuffer sind typisch für den Schmalspurbetrieb.