缸直径180毫米，活塞行程205毫米，额定转速为每分钟1500转，标定功率为1250马力，装车功率为1075马力。机车使用ZJ2011A型液力变速箱，当输入转速为每分钟1500转时，变矩器泵轮吸收功率为950马力（700千瓦）。走行部由两台可互换的三轴转向架组成。机车装有柴油机进气高效滤清、风源净化和预热等装置。1996年，资阳内燃机车厂在GK3型柴油机车的基础上，又根据用户要求研制了GK3B型柴油机车。GK3B型柴油机车是保持机车总体布置不变，只是换装由石油部济南柴油机厂制造的Z12V190BJ型柴油机。