批量配属HXD3B型电力机车，投入京哈铁路、沈大铁路、沈山铁路、津山铁路运用，担当大连金州至哈尔滨、苏家屯至营口鲅鱼圈、南仓至沈阳西的货物列车牵引任务。2010年7月，由于邢贡联络线建成通车，北京铁路局石家庄电力机务段开始支配运用HXD3B型机车，担当石家庄至南仓、北塘西间货物列车牵引任务。而在大郑铁路2018年4月完成电气化后，沈局HXD3B交路亦延伸至霍林河，与通辽机务段的HXD2混合使用。2014年7月1日起，北京铁路局丰台机务段HXD3B机车开始担当北京西至安庆间K1071/1072次客运列车牵