В 1952 году под руководством главного конструктора НЭВЗа Б. В. Суслова началось проектирование нового электровоза, а в марте 1953 года уже был изготовлен первый опытный восьмиосный электровоз Н8‑001. Серия Н8 означала: Новочеркасский, восьмиосный.
На электровозе были применены принципиально новые тележки литой конструкции, подобные примененным на американских тепловозах ДБ. Все буксы были оборудованы подшипниками качения. Рессорное подвешивание, состоявшее из надбуксовых цилиндрических пружин и листовых рессор, было сбалансированным по каждой стороне тележки. Кузов электровоза был впервые выполнен без переходных площадок, полуобтекаемой формы. Двери располагались с боковых сторон кузова.
Для электровоза были вновь спроектированы новые тяговые электродвигатели НБ‑406А с ненасыщенной магнитной системой, что позволяло им реализовывать полную мощность в большем диапазоне частот вращения. При напряжении на зажимах 1500 В эти ТЭД развивали длительную мощность 470 кВт и часовую 525 кВт.
Секции Н8 были постоянно механически и электрически соединены между собой и могли разъединяться только при ремонтах. Все силовые цепи были общими для обеих секций, что позволяло при последовательном соединении собирать в последовательную цепь все восемь ТЭД. На электровозе было реализовано рекуперативное торможение с противокомпаундированием возбудителей для уменьшения массы мотор-генераторов.
Схематически электровоз имел ставшую уже стандартной схему реостатного пуска с последовательным, последовательно-параллельным и параллельным соединениями ТЭД и применением 4-х ступеней ослабления возбуждения. Однако большинство электрических аппаратов и все вспомогательные машины были спроектированы заново на более высоком технологическом уровне. На Н8‑001 впервые был применен новый двухполозный токоприемник П‑3.
Результаты контрольного взвешивания показали превышение весовых параметров по отношению к заданным — нагрузка от оси достигла 23,9 тс вместо 22,5 тс по проекту. Испытания электровоза в течение 1953—1954 гг. на Сурамском перевале и на участке Кропачево — Златоуст — Челябинск (на базе депо Златоуст) Южно-Уральской железной дороги показали его значительное превосходство над ВЛ22М. Н8‑001 реализовывал длительное время касательную силу тяги 45–47 тс при скоростях 40–45 км/час, в отдельных случаях при пуске сила тяги достигала 54 тс.
В 1955 году была изготовлена опытная партия электровозов с номера 002 по 008.