ТЭМ18ДМ является модернизированной версией тепловоза ТЭМ2, одного из самых распространенных на сети железных дорог России. Модернизация локомотива предусматривает в первую очередь установку более мощного дизель-генератора, позволяющего при одинаковом объеме работ значительно снизить удельный эффективный расход топлива.
В 2019 году ТЭМ18ДМ усовершенствовали, добавив систему микроклимата кабины машиниста, микропроцессорную систему управления и диагностики, современный пульт управления.