要用于牵引京包铁路、包兰铁路、包白铁路、集二铁路、临策铁路的旅客列车，亦包括了K3/4次国际联运列车在集宁南至二连之间的牵引任务。2012年至2015年，集宁机务段曾派出3台东风4D型准高速机车（3207～3209）入助太原铁路局太原机务段，用于牵引南同蒲铁路的客运列车。2019年5月，集宁机务段的东风4D型3207号及3208号机车参与了唿张客运专线联调联试。北京铁路局自2000年起开始配属东风4D型准高速机车，并曾经是东风4D型准高速机车的最大用户，截至2004年末共配属该型机车98台，其中天津机务