Maszyna powstała jako efekt zapotrzebowania spółki Union Pacific na lokomotywę zdolną transportować ładunek 3300 ton metrycznych po długiej trasie, o nachyleniu 1,14%, z Wyoming przez góry Wasatch do Utah. W czasie poprzedzającym opracowanie serii 4000 konieczne było korzystanie z lokomotyw pomocniczych pchających skład. Łączenie i rozłączanie jednostek pomocniczych oraz obsadzanie ich załogą zwiększały koszty i spowalniały transport. Nowy parowóz powinien posiadać więc odpowiednią moc i siłę pociągową. Ponadto po pokonaniu ostrego wzniesienia powinien być zdolny do szybkiego przejechania następnych, płaskich odcinków z ciężkim składem przy prędkości około 100 km/h.
Faktycznie, parowozy „Big Boy” zaprojektowane były do stabilnej jazdy z prędkością około 130 km/h, więc konstruktorzy pozostawili duży margines bezpieczeństwa. Union Pacific nie posiadał wcześniej konstrukcji pozwalających na takie osiągi – wyjątkiem może być seria UP 3900 „Challenger” o układzie osi 4-6-6-4, która posłużyła za bazę wyjściową dla projektu serii 4000.