产了340台，机车编号为3001～3340。从2003年下半年生产的3213号机车起，按铁道部规定改为采用标准化司机室。东风4D型准高速客运机车配属哈尔滨铁路局、沈阳铁路局、唿和浩特铁路局、北京铁路局、上海铁路局、南昌铁路局、南宁铁路局、郑州铁路局、武汉铁路局、青藏铁路公司以及内蒙古集通铁路公司。2010年代末，随着在中国各地的许多铁路干线逐步完成电气化改造、新一代的和谐型大功率电力机车大量投入运用，东风4D型准高速客运机车的运用范围亦不断缩小。部分机车被改为用于牵引各地铁路新线正式开通前的联调联试检测列车