Issues des prototypes Z 6000, les vingt premières automotrices Z 6100 sont construites entre 1965 et 1967 et ont des remorques identiques aux RIB 60 & 62. Engagées en service de banlieue au Nord de Paris sur des lignes nouvellement électrifiées, elles donnent satisfaction est sont rejointes entre 1969 et 1971 par 65 autres engins légèrement différents (seconde sous série plus légère, plus confortable et aux fenêtres différentes, remorques identiques aux RIB 70) qui permettent d'éradiquer définitivement la traction à vapeur. A noter que les Z 6151 à 6185 utilisent des redresseurs à thyristors, grande première pour des automotrices françaises (les BB 15000 utilisant le même principe sont elles aussi apparues en 1971).
En 1982 et 1985, deux rames de la dernière tranche ont été vendues aux chemins de fer luxembourgeois (devenant les Z 260 CFL), qui possèdent des rames proches. A la fin des années 90, plusieurs éléments ont déjà disparu des inventaires, gravement accidentés ou victimes d'actes de malveillance. Les compositions n'ont quasiment jamais varié (motrice + 2 remorques), sauf en 1980 où quatre rames furent brièvement mises à deux caisses afin d'assurer la réserve pour la ligne Nord du RER B.
Au début des années 2000, le parc des Z 6100 continue à être intensément utilisé malgré le vandalisme et sans avoir connu de modernisation. Vu que le verrouillage automatique des portes lorsque le train roule est devenu obligatoire en 2004, les rames de la première sous série, arrivant en fin de vie ont été réformées, alors que les autres continuent à passer en révision générale jusqu'en 2006.
Les premières rames "Francilien" Z 50000 livrées permirent la radiation en 2012 de la cinquantaine de Z 6100 encore en service, seules quelques unes étant gardées en réserve pour 2013. Plusieurs de ces engins connaissent une seconde carrière en Roumanie, avec parfois de considérables améliorations.
Année | 1965 | 1966 | 1967 | 1968 | 1969 | 1970 | 1971 |
Mises en service | 5 | 13 | 2 | 0 | 1 | 36 | 28 |
Parc total en fin d'année | 5 | 18 | 20 | 20 | 21 | 57 | 85 |
Année | 1976 | 1982 | 1985 | 1990 | 1994 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 |
Réformes 1ere série | 3 | 8 | 9 | ||||||||||||||||||||
Réformes 2eme série | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 3 | 1 | 4 | 0 | 3 | 39 | 7 | 1 | ||||||||
Parc restant en fin d'année | 84 | 83 | 82 | 81 | 80 | 76 | 76 | 76 | 76 | 75 | 75 | 67 | 58 | 58 | 58 | 55 | 54 | 50 | 0 | 47 | 8 | 1 | 0 |