HXD1D型電力機車是六軸大功率快速客運用電力機車，車體采用整體承載結構及模塊化設計，車頭采用流線型設計以減少機車運行時空氣阻力。機車兩端各設有一個司機室，司機可在任何一端司機室對機車進行控制。每臺機車車頂設有兩臺TSG15B型單臂式受電弓。牽引變壓器采用臥式懸掛結構，與總風缸一同吊裝于車底中部。機車采用車體獨立通風方式，從側墻上部進風百葉窗吸入冷風，向發熱部件冷卻后從車底排出，并維持機械間呈微正壓，改善機車防塵效果及防寒性能。機車軸式為Co-Co，持續功率為7200千瓦，軸重21噸。