P50型柴油机车是3500马力的干线货运用四轴柴油机车，机车总体布置延续了调车柴油机车的基本形式，采用单司机室、底架承载结构、双侧外走廊的罩式车体，车体上部自前向后由电气室、司机室、动力室、冷却室四部分组成。柴油机进气和电气装置的冷却空气均经过离心式空气滤清器，并将通过发电机的部分冷却空气导入到动力室内，从而使动力室内的空气压力保存为微正压，以减少灰尘进入车内。为了将轴重限制在与GP40-2型柴油机车相同的29.5吨以内，GP50型柴油机车采用了由较薄钢板焊接而成的高强度主车架中梁，降低了车体下部结构重量。