昭和３６年にＤＤ１３形式の派生形式として、ＤＤ１５形式除雪用（ラッセル式）ディーゼル機関車が登場しました。除雪装置が車体に取り付ける方式であったため軸重が増してしまい、線路等級の低い丙線以下の路線には入線出来ず、除雪車を機関車で推進する方法を継続しなければなりませんでした。
除雪車輛の近代化と高性能化を図るため、ＤＤ２０形式ディーゼル機関車を基本にラッセル装置を機関車に固定連結したＤＤ２１形式ディーゼル機関車が昭和３８年に試作しましたが、ローカル線運用などに難があったため、１両の製作に留まりました。
このＤＤ２１形式の問題点を見直し、ＤＥ１０形式を基本とした低規格路線にも入線を可能とした除雪用機関車としてＤＥ１５形式が昭和４２年に登場しました。
除雪時には機関車の前後に２軸台車を履いたラッセルヘッドが連結されて活躍をします。除雪以外の夏季などにおいては、ラッセルヘッドを外し、入換作業や客貨列車の牽引などＤＥ１０形式と似た作業を行います。
機関車本体はＤＥ１０形式とほぼ同じです。ラッセルヘッドとは３か所の密着連結リンクで連結されています。（前面ナンバープレート部中央、後部標識灯近くの左右。）
ラッセルヘッドは登場時は片側に１両だけでした。（単頭式という。）折返し時は台車の中心を支点にし、油圧操作で１８０度方向転換をするというもので、機関車は反対側に連結します。このため、機廻し線といった側線を利用する必要があり、雪で埋没して使用が出来ず方向転換が出来なくなったという問題があり、昭和５１年より両頭式（ラッセルヘッドを機関車の前後に連結する方式。）に変更しています。
ＤＥ１０形式と同じく、エンジンの出力の違いや単頭式を両頭式に変更するなどにより各番代が用意されており、０番代、１０００番代、１５００番代、２０５０番代、２５００番代、２５５０番代があります。

１５００番代（ＤＥ１５　１５２３）

ＤＥ１０形式１５００番代に相当するグループで、ＳＧの代わりに死重を搭載しています。単線形単頭式及び複線形単頭式で登場し、１５１９号機以降は複線形両頭式で登場しています。単線形単頭式は２５５０番代へ番代変更されています。

２０５０番代（ＤＥ１５　２０５２：長老フォトオフィス様撮影）

０番代（ＤＥ１０形式０番代に相当するグループ）及び１０００番代（ＤＥ１０形式１０００番代に相当するグループ）のうち、単線形単頭式の車輛を１両ずつ両頭式にしたグループです。種車により、機関出力が異なります。

２５００番代（ＤＥ１５　２５２１）

昭和５２年より登場した単線形両頭式として登場したグループで、２７両が登場しました。ＳＧは搭載しておらず、その分死重を搭載しています。

２５５０番代（ＤＥ１０　２５５８）

１５００番代の中で、単線形単頭式で登場した車輛を両頭式としたものです。原番号に１０５０番を加えています。写真はＪＲ西日本所属車で、木次線の臨時列車「奥出雲おろち号」の牽引機として塗装変更をしたものです。