径为230毫米，活塞行程为254毫米，当转速为每分钟950转时的标定功率为3800马力，装车运用功率为3500马力。该型柴油机是在以往使用的645E型柴油机基础上强化而成，主要特点包括采用增加强度的曲轴和曲轴箱、装用了新型涡轮增压器、经过处理的气缸套、气缸盖至机体采用整体侧板夹紧等。为了改善GP50型机车的燃油经济性，柴油机空转最低转速由645E型柴油机的每分钟315转，降低至645F型柴油机的每分钟250转。
传动系统.传动系统采用交—直流电传动，柴油机直接驱动一台AR15型交流