Zapowiedzi modernizacji kilku lokomotyw serii SU45 pojawiły się pod koniec 2007.

Przebudowa lokomotyw SU45 na ST45 została wykonana przez bydgoskie zakłady Pesa na podstawie dokumentacji technicznej opracowanej przez Instytut Pojazdów Szynowych „Tabor”. Wcześniej w tych zakładach gruntownie zmodernizowano inne lokomotywy spalinowe. Jako pierwszą zmodernizowano lokomotywę SU45-112, która ze względu na zmianę parametrów i oznaczenia dostała numer boczny ST45-01. Umowa zawarta pomiędzy PKP Cargo a Pesą zakładała zmodernizowanie 20 lokomotyw SU45 na ST45 w ciągu 2 lat.

Pierwsze jazdy próbne były zaplanowane na 27 maja 2009, lecz debiut ten został przesunięty na 29 maja. Odcinkiem sieci PLK, na którym miała miejsce jazda próbna, była trasa Bydgoszcz–Laskowice Pomorskie–Bydgoszcz. Na tym odcinku odbywały się również kolejne jazdy testowe skrócone czasem do relacji Bydgoszcz–Terespol Pomorski–Bydgoszcz.

30 maja 2011 seria otrzymała dopuszczenie do ruchu na terenie Czech, już wcześniej lokomotywy ST45 posiadały dopuszczenie do eksploatacji na Słowacji.