HXD1D型电力机电气系统采用自主研发的卧式牵引变压器、大功率IGBT构成的主辅一体化牵引变流器、三相异步牵引电机和分布式网络控制系统，结合多重四象限和单轴控制技术手段，具有系统先进、技术成熟、性能优越、节能高效等特点。
机车采用自主研发的DK-2制动机，可与目前我国电力机车装用的制动机进行互换，技术上实现统一，能有效的降低机车制动系统的维护检修成本。
车体采用整体承载结构型式，进行了轻量化设计，提高了车体承载结构的可靠性，达到了目前国际先进水平。
自主创立了快速客运C0-C0轴式大功率交流传动转向架平台，首次在三轴转向架上采用先进的弹性架悬技术，具有高粘着利用和良好的动力学性能，实现了高寿命、高可靠性和高平稳性。
机车安装了车载安全系统（6A系统），具有空气制动监测、防火监控、高压绝缘检测、列车供电监测、走行部故障监测和视频监控及记录功能。
采用独立通风方式，保证了机车机械间微正压和清洁的工作环境，提高了电器部件的寿命和可靠性。
司机室整体设计符合人机工程学，体现了以人为本的设计理念，突破了机车司机室以往的笨重、粗犷等传统设计模式，使操纵台整体设计及司机室精细化内装饰设计达到最优化，凸显了司机室的美观、舒适、环保等特点。
主要技术参数：
电流制 25kV/50Hz
轴式 Co-Co
轴重 21t
电传动方式 交-直-交
最高运营速度 160km/h
轮周牵引功率 7200kW
起动牵引力 420kN
持续制牵引力 324kN
持续速度 80km/h
牵引恒功率速度范围 80km/h～160km/h
电制动方式 再生制动
最大再生制动力 210kN
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