HXD1D型电力机车是六轴大功率快速客运用电力机车，车体采用整体承载结构及模块化设计，车头采用流线型设计以减少机车运行时空气阻力。机车两端各设有一个司机室，司机可在任何一端司机室对机车进行控制。每台机车车顶设有两台TSG15B型单臂式受电弓。牵引变压器采用卧式悬挂结构，与总风缸一同吊装于车底中部。机车采用车体独立通风方式，从侧墙上部进风百叶窗吸入冷风，向发热部件冷却后从车底排出，并维持机械间呈微正压，改善机车防尘效果及防寒性能。机车轴式为Co-Co，持续功率为7200千瓦，轴重21吨。