16-645F3型柴油机，该型柴油机是在以往使用的645E型柴油机基础上强化而成，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。传动系统采用交—直流电传动，柴油机直接驱动一台AR10X2型交流发电机，发出的交流电通过大功率硅整流装置转换为直流电，然后供给四台D87X型直流牵引电动机。牵引电动机采用轴悬式驱动方式，牵引齿轮传动比为4.13（62：15）。控制电路延续了自易安迪Dash 2系列开始采用的模块化电子控制系统。此外，GP40X型柴油机车也是第一款装有易安迪“超级系列”