В 1946 г. ВНИИЖТ установил основные параметры пассажирского паровоза. Необходимые мощность, сила тяги и скорость паровоза были определены на основании следующих характеристик пассажирских поездов: 

Курьерский

Скорый

Пассажирский

Тяжелый пассажирский

650

700 — 800

700 — 850

До 1000

80 — 90

65 — 75

45 — 55

40—45

90 — 100 65

75 — 90 55

65—70 45

55 — 60 35 — 40

 Исходя из двух установленных в то время номинальных значений статических нагрузок от движущих колесных пар на рельсы в 18 и 22,5 тс (т. е. таких же, какие ВНИИЖТом были приняты для грузовых паровозов), и четырех градаций мощности 3000, 2500, 2000 и 1500 л. с, были разработаны эскизные проекты пассажирских паровозов:

3000 л. с. — типы 2-4-2 и 2-3-2, нагрузка от колесной пары на рельсы 22,5 тс;
2500 л. с. — типы 2-4-2 и 1-4-2, нагрузка 18 тс (в качестве варианта тип 2-4-2 с нагрузкой 20 тс);
2000 л. с. — типы 1 -4-1 и 2-3-2, нагрузка 18 тс;
1500 л. с. — типы 2-3-1 и 1-3-2, нагрузка 18 тс.
Мощность 3000 л. с. соответствовала мощности грузового паровоза типа 1-5-2 23-001 Улан-Удэнского завода, 2500 л. с. — мощности паровоза типа 1-4-2 серии ИС, 2000 л. с. — мощности паровоза типа 1-5-0 серии Л и мощность 1500 л. с. — мощности паровоза типа 1-3-1 серии Су.
Анализируя различные варианты пассажирских паровозов, работники ВНИИЖТа пришли к выводу, что паровозы типа 2-4-2 с нагрузкой от колесной пары на рельсы 22,5 тс, мощностью 3000 л. с. и типа 2-4-2 с нагрузкой 18 тс, мощностью 2500 л. с. по своим тяговым и динамическим свойствам будут полностью удовлетворять всем эксплуатационным требованиям. Наиболее нужным в то время представлялся паровоз типа 2-4-2 с нагрузкой 18 тс, который мог бы эксплуатироваться на линиях с легким верхним строением пути. Использование этого паровоза позволило бы увеличить вес составов и освободить значительное количество паровозов серии С, работавших на многих участках со скорыми поездами двойной тягой.
В 1947 г. Коломенский паровозостроительный завод получил заказ на постройку пассажирского паровоза типа 2-4-2 по техническим условиям, разработанным ВНИИЖТом. В марте 1950 г. завод построил первый опытный двухцилиндровый паровоз типа 2-4-2, получивший заводское наименование П36-0001. Паровоз был спроектирован под руководством главного конструктора завода Л. С. Лебедянского инженерами И. И. Сулимцевым, Г. А. Жилиным и другими конструкторами. Сцепная масса этого локомотива была 75 т, общая масса в рабочем состоянии — 135 т, диаметр движущих колес с дисковыми центрами равнялся 1850 мм, диаметр цилиндров — 575 мм, ход поршня — 800 мм, площадь колосниковой решетки составляла 6,75 м2, испаряющая поверхность нагрева котла— 243,2 м2, поверхность нагрева пароперегревателя — 131,7 м2, давление пара было 15 кгс/см2. Конструкционная скорость была установлена 125 км/ч. Паровоз был оборудован механическим углеподатчиком С-3, водо-подогревателем смешения Брянского завода, воздушным реверсом, тормозным оборудованием системы Вестингауза. Все буксы паровоза и тендера имели роликовые подшипники. Рама была брусковой с тол щиной полотна 140 мм. Над буксами движущих колесных пар и задней поддерживающей тележки конструкции Бисселя располагались листовые рессоры, соединявшиеся продольными балансирами. Эти рессоры были разделены на две группы (две точки подвешивания); две точки подвешивания имела и передняя бегунковая тележка, аналогичная по конструкции передним тележкам скоростных пассажирских паровозов типа 2-3-2 Коломенского завода . Таким образом, вся система рессорного подвешивания паровоза была четырехточечной. Жесткость рессорного подвешивания движущих и поддерживающих колесных пар составляла 103 кгс/мм, бегунковой тележки — 109 кгс/мм.

Котел был цельносварным; в топке размещались четыре поперечных циркулятора. Для прокачивания колосников применялся воздушный привод. Арматура котла был а взаимозаменяема с арматурой котла паровоза серии Л. Диаметр 65 дымогарных и 50 жаровых труб, а также размеры элементов пароперегревателя были такими же, как у опытного паровоза П34-0001
Цилиндровый блок состоял из двух частей, включавших и переднюю опору котла. Будка машиниста имела большие площадь и объем по сравнению с будками ранее построенных пассажирских паровозов. На паровозе имелось два турбогенератора (рабочий и резервный) мощностью 1 кВт каждый. Первоначально на паровозе П36-0001 была применена вентиляторная тяга, которую после поломок турбовентилятора в начале 1951 г. заменили конусной (однодырный круглый конус без раздельного выхлопа).

 Испытания, проведенные ВНИИЖТом, показали, что новый паровоз обладал хорошими тя-гово-теплотехническими качествами. При форсировке котла 70 — 75 кгс/(м2 ? ч) локомотив развивал мощность 2500 — 2600 л. с. Высокая температура перегретого пара (400 °С) при форсировке 59 кгс/(м2-ч) и более низкий расход пара на 1 л. с-ч по сравнению с другими пассажирскими паровозами, питание котла водой, подогретой до 100 °С, позволили получить высокий для паровозов коэффициент полезного действия: максимальный к. п. д. паровоза П36-0001 при отоплении газовым углем оказался равным 9,22% (у паровоза типа 2-3-2 Коломенского завода 8,23 %, у паровоза серии ИС — 7,45 %).

Во время опытных поездок в течение 1 ч была реализована форсировка котла 90 кгс/(м2 • ч) при скорости 61 км/ч и работе на "шестом зубе" (отсечка пара 0,6). Наибольшую мощность (3077 л. с.) паровоз развивал при скорости 86,4 км/ч, при этом не происходило истощение котла.
При работе с поездами на участке Москва — Бологое Октябрьской железной дороги паровоз типа 2-4-2 расходовал на единицу работы на 2 % меньше топлива, чем паровозы серии Су с ручным отоплением; на участке Москва — Скуратове Московско-Курской железной дороги паровоз типа 2-4-2 расходовал на 19 — 22 % меньше топлива по сравнению с паровозами серии ИС, также оборудованными механической подачей угля в топку.
Положительные результаты испытаний и эксплуатации первого паровоза типа 2-4-2 обусловили заказ опытной партии подобных паровозов. Такие локомотивы строились Коломенским заводом: в 1953 г. (№ 0002 — 0005), в 1954 г. (№ 0006). В отличие от паровоза № 0001 они имели вместо гибкой скользящую переднюю опору топки, буксы усиленной конструкции движущих колесных пар, саморегулирующиеся буксовые клинья, прямоугольные тендеры типа 58 паровозов серии ЛВ.
Применение на паровозах № 0002 — 0006 конусного вытяжного устройства, упрощенной декоративной обшивки, снятие тормозного оборудования с передней тележки не позволили значительно сократить их весовые показатели по сравнению с паровозом № 0001, так как на этих паровозах были усилены кулисная и параллельная балки, а также балки рам тележек.
Паровозы № 0003 и 0004 для эксплуатационных испытаний были направлены на Московско-Курскую, а № 0002 и 0005 на Красноярскую железные дороги. Паровоз № 0006 до 1957г. проходил всесторонние испытания на экспериментальном кольце ВНИИЖТа.
Во второй половине 1954 г. Коломенский завод выпустил установочную партию паровозов (№ 0007 — 0036), имевших по сравнению с локомотивами опытной партии небольшие конструктивные изменения. Паровозы установочной партии поступили на Московско-Рязанскую и Октябрьскую дороги, где постепенно начали заменять паровозы серий С и С^ум.
В конце 1954 г. с массой в рабочем состоянии 133,2 т и сцепной массой 72,4 т паровоз П36 был принят к серийному производству. В 1955 г. Коломенским заводом было выпущено 125 таких локомотивов (№ 0037 — 0161). Строились они до июля 1956 г.; в том году было изготовлено 90 паровозов (№ 0162 — 0251).
В процессе серийного производства паровозов серии П36 в их конструкцию вносились изменения. Так, на паровозах с № 0037 были усилены подвески рессор и стала применяться пароразборная колонка с цельнолитым корпусом вместо комбинированного, с № 0104 колосниковая решетка выполнялась в виде четырех секций с общим воздушным приводом вместо двух секций с индивидуальными приводами. Паровозы № 0145 и 0146 были изготовлены с увеличителем сцепной массы, позволявшим повышать ее на 6 — 6,5 т. Эти паровозы были направлены на Московско-Рязанскую дорогу, где эксплуатировались совместно с паровозами установочной партии и серийной постройки.
Паровозы серии П36 направлялись для работы с дальними пассажирскими поездами на главные линии Красноярской, Калининской, Белорусской, Сталинской (депо Мелитополь), Октябрьской, Куйбышевской и Северной (депо Александров) дорог. В дальнейшем они работали на Восточно-Сибирской, Забайкальской, Дальневосточной и Львовской дорогах. 

 С начала 70-х годов эти паровозы постепенно заменялись электровозами и тепловозами и снимались с эксплуатации. Последним годом работы паровозов серии П36 был 1974 г., когда они еще эксплуатировались в депо Могоча и Белогорек Забайкальской дороги.