制用于提速客运的新型柴油机车，要求在1997年4月1日前提供至少50台提速机车。面对铁道部提出繁忙干线上旅客列车最大编组达18～20辆、最高运行速度140公里/小时的要求，3,300马力的东风4B型客运机车已难以胜任。当时铁道部最初曾打算以比较成熟的东风4C型货运机车为基础，研制3,600马力的干线客运柴油机车，经铁道部机务局和大连机车车辆厂的反复论证后，最终决定研制4,000马力的东风4D型柴油机车，大连机车车辆厂设计部门立即进行机车方案设计。此时距离大提速的实施日期仅余下不足七个月，机车研制进度十分紧迫