自从由法国殖民者在中国云南修建的滇越铁路于1910年通车，中国云南境内在历史上曾经先后有滇越铁路、叙昆铁路、滇缅铁路、蒙宝铁路支线等数条轨距1000毫米的法制米轨铁路出现。云南米轨铁路并曾经使用过十多种由各国制造的蒸汽机车，至1970年代初，蒸汽机车仍然是云南米轨铁路的主要牵引动力，但已逐渐淘汰到仅余几种型号，包括解放51型、KD52型、KD55型、DK51型等，这些米轨蒸汽机车大部分都已经使用数十年并严重老化，因危及行车安全而不宜继续使用，迫切需要替代车型。
1970年代初，青岛四方机车车辆厂先后设计生产了援助坦赞铁路、轨距为1067毫米（英制米轨）的DFH1、DFH2型窄轨内燃机车，以及援助越南的DFH3型米轨内燃机车，同时又在DFH1型机车基础上研制了轴重仅有15吨的东方红2型内燃机车。由于四方机车车辆厂在液力传动窄轨内燃机车方面累计了较多经验，因此中华人民共和国铁道部于1976年决定将云南米轨铁路内燃机车的研制任务交给四方厂，并将其定型为东方红21型。
1977年，四方机车车辆厂试制了首两台东方红21型机车（001、002），交付昆明铁路局宜良机务段试用。经过一段时间的试运行，四方厂对机车在运用过程中发现的问题进行改进之后，东方红21型机车于1979年投入批量生产，设计图号为SFJ8；同年首批50台东方红21型机车，首先对当时宜良机务段的蒸汽机车全部进行了更换，开启了云南米轨铁路牵引动力内燃化进程。至1982年，四方机车车辆厂根据运用部门的意见以及昆河铁路南段坡度大、气候炎热的特点，再次对机车进行了改进，包括取消其中一个司机操纵台、增加两组中冷散热器、加装液力制动器等；同年开始生产设计图号为SFJ11的东方红21型机车，第二批50台机车于1982年至1984年间配属开远机务段，替换了所有蒸汽机车。至1984年，四方机车车辆厂累计生产了102台东方红21型机车。
1988年，云南钢铁厂向四方机车车辆工厂订购两台采用准轨转向架的东方红21型机车，编号为1001、1002。
自1980年代起，东方红21型机车一直是昆河铁路（原滇越铁路昆明至河口段）、昆石铁路（原滇缅铁路昆明至石咀的残余段）、蒙宝铁路的主力机车，担当所有客运、货运、调车任务。该型机车在云南米轨铁路运用情况良好，但仍然一直存在一些技术问题，包括车轮轮缘磨耗较大、柴油机穴蚀严重等。随着机车逐步老化，至1999年后陆续有20台东方红21型机车报废。由于东方红21型机车功率较小，成为提高米轨铁路运能的最大障碍之一，因此四方机车车辆厂根据铁道部要求，于2001年开始研制新一代采用电力传动的东风21型内燃机车；铁道部原打算生产80台东风21型机车来替换所有东方红21型机车，但由于昆河铁路的存废去留悬而未决，昆明铁路局最终仅接收了12台东风21型机车。
随着昆河铁路运量逐年萎缩，同时中国将大批二手的米轨机车车辆出口至越南及缅甸，至2010年代初昆明铁路局仅余下十多台东方红21型机车尚在运用。2010年3月，滇越米轨铁路通车100周年；同年10月30日，中国大陆最后一个米轨铁路机务段——开远机务段，被合并到昆明机务段。
2006年，越南铁路部门向昆明铁路局购置了30台东方红21型机车，在越南铁路系统内定型为D10H型，其中“D”代表内燃机车、“10”代表1000马力、“H”代表液力传动；这批机车主要配属安沛机务段和河内机务段。在2009年，有10台东方红21型机车换装卡特彼勒公司的3512B型柴油机。 2009年8月，中国向缅甸铁路部门赠送了5台东方红21型机车、20辆客车车厢和200辆货车车厢。2010年9月，中国再次向缅甸赠送了30台东方红21型机车和21辆货车车厢。
东方红21型内燃机车是1100马力液力传动米轨内燃机车，车体结构和总体布置与东方红2型准轨机车大致相同，但车体限界根据米轨铁路的要求作出了调整。机车采用外走廊式、主车架承载的机车车体，由前到后分别为司机室、动力室和冷却制动室三个部分。动力室内装有柴油机、空气滤清器、燃油泵等装置；冷却制动室内有一台两端输出的液力传动箱，并设有起动发电机、预热锅炉、空气压缩机、风缸等设备。东方红2型机车采用单机组结构，机车轴式Bo-Bo，最高运行速度50公里/小时，轴重15吨，总重60吨。
机车装用一台12V180ZJA型柴油机，根据高原米轨铁路使用条件加装高压增压器的改进型，为12气缸、四冲程、废气涡轮增压的V型高速柴油机，额定转速为每分钟1500转，标定功率为1340马力（990千瓦），装车功率为1100马力（810千瓦）。
东方红21型内燃机车的液力传动系统，主要包括液力传动箱、车轴齿轮箱、辅助传动装置、万向轴等。液力传动箱位于车体中部、机车冷却室下方，并通过四个弹性支座固定在机车车架上。柴油机通过万向轴将功率传递到液力传动箱，再从液力变速箱的两端输出法兰，以万向轴传给前后转向架上的车轴齿轮箱，从而驱动轮对。第一批机车装用SF2010Z-2A型液力变速箱，第二批机车装用SF2010-2A型液力变速箱，除后者加装了液力制动器外其余部分完全相同。液力变速箱为多循环圆结构，内装一个BI型起动变扭器和一个BII型运转变扭器；其中起动变扭器适用于机车起动和低速工况，而运转变扭器适用于机车中、高速运转工况；机车运行过程中通过充排油换档；传动装置设计功率为1050马力（770千瓦）。
主要技术数据：
华氏轮式 0-4-4-0
UIC轴式 Bo-Bo
轨距 1,000毫米
轴重 15吨
机车长度 12,836毫米
机车宽度 3,048毫米
机车高度 3,793毫米
整备重量 60吨
燃料储备量 2,200升
传动方式 液力传动
传动装置 SF2010Z-2A
SF2010-2A
发动机 12V180ZJA型柴油机
发动机功率 1,100马力（810千瓦）
最高速度 50公里/小时
持续速度 12公里/小时
牵引力 194.2千牛（起动）
137.3千牛（持续）