В процессе выпуска тепловозов вводились отдельные изменения узлов. После установки в 1973 г. на тепловозе более совершенного дизеля 1Д12Н-500М с повышенным давлением наддува и рядом изменений в конструкции гидропередачи и реверс-режимного редуктора, тепловоз получил наименование ТГМ23 А. Производство ТГМ23 А было незначительным.
По требованию заказчиков, взяв за основу механическую часть тепловоза ТГМ23, Муромский завод спроектировал и в 1973 г. построил первый тепловоз ТГМ23 Б. Его главным отличием от тепловоза ТГМ23 было применение менее мощного дизеля 1Д12-400 без наддува. На тепловозах ТГМ23 Б сделано более мягкое рессорное подвешивание с листовыми рессорами; использована система охлаждения с водомасляным теплообменником; вентилятор холодильника расположен горизонтально и приводится через гидравлическую муфту. Остались без изменения гидропередача, тормозная система, запасы топлива и песка. Тепловозы ТГМ23 Б Муромский завод строил по 1985 г. включительно.
С 1980 г. Муромский завод начал строить тепловозы ТГМ23 В с измененной конструкцией дизеля. Гидропередача осталась без изменения. Сохранены масса тепловоза, расположение оборудования, основные размеры механической части; практически не изменились тяговые параметры локомотива. Тепловозы ТГМ23 В завод строил до 1989 года. В 1985 г. завод изготовил опытный тепловоз с гидропередачей, имеющей два гидротрансформатора (пусковой и маршевый) с общим турбинным валом. В последующем эта модификация получила индекс ТГМ23 Д. Гидродинамическая передача с автоматическим переключением ступеней позволяет при трогании с места реализовать большую силу тяги и допускает длительную работу при малых скоростях, что особенно важно для маневровых и промышленных тепловозов.