Первые паровозы построили на Харьковском заводе в 1906 г. Локомотивы удовлетворяли основному предъявляемому требованию — преодолевали 8" подъемы с товарными поездами из 43 двухосных вагонов со скоростью 16 км/ч. Серия «Щ» не была лишена недостатков — паровозы потребляли слишком много топлива, неодинаковые усилия от левого и правого цилиндров и отсутствие боковых разбегов движущих колесных пар приводили к быстрому износу ходовой части. Плохо спроектированная топка усложняла ремонт котла, например, для замены огневой коробки приходилось частично разбирать его. Виновницей многих бед оказалась и непродуманная система смазки бегунковой тележки — масло приходилось заливать лежа под паровозом на спине, и оно проливалось на смазывающего. Охотников заниматься этим делом было мало, при прохождении кривых несмазанные тележки заклинивало и локомотив сходил с рельсов. Скорости товарных составов на большинстве дорог ограничивались слабостью ручных тормозов (автоматических еще не было) и состоянием пути.
На большинстве русских железных дорог со сложным профилем паровозы «Щ» оказались неэффективными, но испытания, проведенные профессором Ю.В. Ломоносовым, выявили некоторые возможности улучшения тяговых свойств. Ломоносов доказал, что паровоз типа 1-4-0 успешно может применяться для вождения легких товарных составов с большой (50–60 км/ ч) скоростью на равнинных участках.
Тем не менее, имея увеличенный сцепной вес и силу тяги по сравнению с «О», паровозы «Щ» были широко распространены, и до появления мощных 5-осных локомотивов трудились на самых грузонапряженных направлениях. Даже до начала 30-х гг. они работали на главном ходу Октябрьской дороги, что предвидел Ю.В. Ломоносов — равнинный характер этой магистрали делал применение слабосильных, но быстроходных локомотивов экономически выгодным.
Массовое строительство паровозов серии «Щ» продолжалось до 1914–1915 гг. Понемногу «Щ» продолжали выпускать до 1920-х, всего же изготовили 2000 паровозов, передававшихся, в основном, казенным дорогам.
В 30-е гг., когда в огромном количестве производились более совершенные паровозы серии «Э» и появились еще более мощные локомотивы, «щук» не торопились списывать и сдавать на разделку — после машин серии «Э» они были вторыми по мощности и достаточно многочисленными, и было нецелесообразно избавляться от них. В 1940 г. в Наркомате путей сообщения числилось 1763 «щуки». Их выразительный, строгий и по-своему красивый силуэт можно было узнать на 24 из 43 железных дорог СССР.
