东风4D型提速客运机车的基础上，开始生产用于干线货运的东风4D型货运机车，通过改变牵引齿轮传动比和调整磁场削弱率来提高牵引力，最高运行速度为100公里/小时。1999年，为满足中国铁路对准高速客运柴油机车的需求，大连机车车辆厂开发了采用牵引电动机全悬挂转向架、最高运行速度为170公里/小时的东风4D型准高速客运机车。2000年，大连机车车辆厂研制了采用径向转向架的东风4D型货运机车。2001年4月，东风4D系列机车（包括提速客运型、货运型、准高速客运型）通过铁道部科技成果鉴定。2003年，东风4D系列机车获