于牵引宁铜铁路及淮南铁路的4000吨货物列车。2006年3月，上海铁路局调整管内运输生产力布局，芜湖机务段与合肥机务段合并为合肥机务段。2007年，随着合肥机务段和阜阳机务段开始配属大批ND5型柴油机车，这批东风4D型货运机车被调往上海机务段，用于牵引沪宁铁路及沪杭铁路的摘挂货物列车，以及上海铁路枢纽内铁路支线包括南何支线、北杨支线等的调车及小运转任务。2011年，上海机务段将20台东风4D型货运机车调入杭州机务段，而杭州机务段则以一批东风4B型货运机车与之交换。杭州机务段的东风4D型货运机车主要担当宣杭铁