2004年末共配属该型机车98台，其中天津机务段83台、保定机务段7台、邯郸机务段6台、北京西机务段2台，主要用于牵引京山铁路（北京—天津—山海关）、京沪铁路（北京—天津—徐州）、京秦铁路（北京—秦皇岛）、津霸铁路（天津—霸州）、京九铁路（北京西—霸州—聊城）的客运列车。2005年，北京铁路局实施生产力布局调整后，北京铁路局的东风4D型准高速机车全部配属北京机务段，分属北京西、天津运用车间。2010年，部分准高速型机车调入石家庄电力机务段。2013年，由于北京机务段向天津机务段（天津机务段于2011年11月