国西北高原地区铁路运输的发展需要，大连机车车辆工厂根据铁道部工业总局的指示研制了两台东风4B高原型机车。高原型机车装用了大连内燃机车研究所研制的45GP1301B型高压比涡轮增压器，以及美国伍德沃德公司的PGEV型调速器，使柴油机输出功率可以随海拔高度和气温变化自动修正。柴油机冷却水系统由开放循环改为封闭循环，以避免高原地区因冷却水的沸点降低而影响传热效率；空气滤清器亦由钢板网滤清器改为纸质滤清器，提高了机车的防风沙能力。此外，机车还安装了西安铁路信号工厂生产的一级电阻制动装置，以适应高原地区铁路长大坡度多