机车主要担当宣杭铁路、萧甬铁路及北仑支线的货运任务。南昌铁路局赣州机务段于2004年配属首批12台东风4D型货运机车，担当京九铁路吉安至赣州东间，以及漳龙铁路、赣龙铁路的货物列车牵引任务。2006年3月，鹰潭、赣州机务段被撤销，两个机务段整体并入向塘机务段。截至2018年末，南昌铁路局向塘机务段配属36台东风4D型货运机车。乌鲁木齐铁路局库尔勒机务段于1998年开始配属东风4D型货运机车，担当南疆铁路的货物列车牵引及补机任务，至2000年底配属了25台该型机车（4001～4010、4038～4052）。