主要用于陇海铁路郑州北至徐州北间的货物列车牵引任务。2009年4月，为扩充入川铁路运输能力，以满足四川省汶川大地震的灾后重建需要，西安铁路局新丰镇机务段从丰台机务段、江岸机务段等地调入120台HXD3型电力机车，主要投入到宝成铁路运用，用于牵引新丰镇至成都北的货物列车，以及在秦岭北坡区段（宝鸡至秦岭）担当补机任务。由于大连机辆公司需要同时应付HXN3型内燃机车和HXD3B型电力机车的研制和生产，生产能力紧张，而此时大同电力机车公司已于2008年12月完成了HXD2型电力机车的生产任务，正处于HXD2B型