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，以及作为分布在高速铁路沿线的应急热备内燃机车。哈尔滨铁路局三棵树机务段于2000年起配属东风4D型准高速机车，曾经被广泛用于牵引京哈铁路、滨洲铁路、滨绥铁路、拉滨铁路、滨北铁路等方向的旅客列车。2010年起，三棵树机务段陆续接收了不少从北京、上海、济南、武汉、郑州等铁路局转配的东风4D型提速机车和准高速机车。2015年，随着三棵树机务段配属了50台从北京、武汉、南昌等铁路局转配的东风1