HXD3D型机车是交流电传动六轴干线客运电力机车，由中国北车集团大连机车车辆有限公司研发及生产，已于2013年批量生产。车型代号HXD3D（数字是生产厂商代号:3代表大连机车），一般称为"和谐"3D型电力机车（车辆编号HXD3Dxxxx）。总功率7200kw ，最大运营速度160km/h。HXD3D型机车可缓解全路准高速机车运用的紧张状况，使得既有提速铁路线大量增开特快列车，填补中国内地交流传动大功率机车在准高速范围内实际运用的空白。

HXD3D型电力机车是交流电传动六轴干线客运电力机车，由中国北车集团大连机车车辆有限公司研发及生产，最高运营速度160km/h，功率7200KW，国内最大功率的客运型机车之一。HXD3D型机车可缓解全路准高速机车运用的紧张状况，与HXD1D电力机车共同填补中国内地交流传动大功率机车在准高速范围内实际运用空白。

2014年1月13日，中国北车大连机车车辆公司研制的和谐3D型客运电力机车，在春运到来之际正式投入运营。和谐3D型客运电力机车是功率最高的新型电力客运机车之一，最高时速160公里，凭借7200千瓦的功率，可轻松牵引20节的旅客列车，一次最多可输送3000名旅客。由于不限于在铁路客运专线上行驶，和谐3D型客运电力机车可在全国所有的电气化线路上，快速牵引直达特快和特快旅客列车。机车加速至160km/h只需5分钟。

作为单机功率最大、时速最快的大功率交流传动客运电力机车，它的各项性能显著。与现有普及的交流客运机车相比，它的牵引性能有了大幅提高，速度提高了30%;而与相同速度的传统直流客运机车相比，它的加速时间和加速距离又缩短了至少一半，从启动到加速至160公里，只需要5分钟，这极大地提高了机车运用和车站运转的效率。时速160公里客运电力机车将逐步替代传统的韶山电力机车。和谐3D型客运电力机车具有更加聪明的"大脑"，可以对故障进行自我诊断，确保列车可靠运行。同时，机车还配置了最先进的电子控制制动系统，在进行加、减速动作时缓冲很小，避免了传统旅客列车速度变化时，旅客摇摇晃晃"站不住脚"的现象。和谐3D型电力机车还可以充当发电机，在下坡和制动时能把多余的动能转化为电能回馈电网，实现节能效果。此外，机车还延续了抗雾霾火车头HXD3C电力机车的设计理念，雾霾天里照样跑得快、停得稳。从2013年问世以来，和谐3D型电力机车进行了30万公里严格的线路运行考核试验，可靠检验了机车的各项性能。据了解，大连机辆公司已首批向铁路提供了40台和谐3D型客运电力机车，配属沈阳、西安、武汉、兰州铁路局，并将在春运期间全部上线，担当旅客列车牵引任务，领跑春运。



据中国北车集团大连机车车辆有限公司和中国铁路总公司相关文件电报通知:由大连机车自主研发的HXD3D型准高速交流大功率电力客运机车，第一批次50台已完成生产任务，已于2013年9月15日正式配属沈阳铁路局沈阳机务段。两台实验机车实际配属在沈阳机务段。大连机车厂HXD3D0003橙色涂装在环铁实验结束后送至大同电力机车厂后改车号HXD3D8001，新补造HXD3D0003为全新量产红色涂装。HXD3D8001在北京环铁实验时依然沿用大连机车厂的实验橙色涂装，仅8和1的两个数字有区别。

第一批HXD3D于2014年1月13日在春运前夕投入使用，首批40台配属沈阳铁路局、西安铁路局、兰州铁路局 。其后，北京铁路局、南昌铁路局、昆明铁路局、呼和浩特铁路局、济南铁路局、哈尔滨铁路局、上海铁路局也陆续开始配属该型号机车。

在2014年7月1日的运行图调整中，京广、衡柳、柳南及京广、沪昆跨线机车交路贯通，HXD3D型电力机车开始执行超长交路。其中，北京西至昆明的T61/62次列车（今Z161/162次列车），T239/240次列车（今Z53/54次列车）和至今的K636/637,K638/635的玉溪至北京西中昆明至北京西段改用配属昆明机务段的HXD3D电力机车一机直达后即以3174公里的距离创下中国铁路机车单次运行里程之最（从2020年10月11日起，Z162/1、Z54/3、K636/7，K638/5列车中昆明-北京西段将不再由昆局昆段的HXD3D全程一机直达，改为昆明-长沙段由昆局昆段HXD3D担当，长沙-北京西段由京局京段HXD3D搭档） ，而南宁铁路局的4对进京普速列车（Z5/6、Z285/286、K21/22、K157/158）也由配属北京机务段的HXD3D型电力机车一机直通广西。此外，京九铁路的直达特快列车（如Z65/66、Z133/134、Z307/308等，已于2019年底停运）也由南昌机务段的HXD3D型电力机车全程担当，实际运用中与南昌机务段的HXD1D型电力机车共同担当。

HXD3D型主要用于牵引电气化铁路上运行的直达特快列车和特快旅客列车（含旅游列车），有时也会牵引快速旅客列车。

除各大铁路局外，广西沿海铁路股份有限公司亦配属两台HXD3D电力机车（车号7001和7002），于2015年4月开始担当北海-防城港北城际特快列车的本务机车。

2015年9月22日晚8时35分许，上海铁路局上海机务段的HXD3D型0073号机车在厦门文屏路附近的厦门机务折返点内进行整备作业，地勤司机撤除机车防溜铁鞋和解除机车弹停制动后，机车向后发生溜逸，地勤司机下车放置防溜铁鞋被撞下钢轨，其后上车推主手柄，试图将机车前移制止溜逸，并采取紧急制动，但机车未能制动，继续溜逸走行76米以10km/h速度撞上尽头端土挡，并将土挡连接的围墙顶破，机车轻微受损，受电弓折断，构成铁路交通一般D类事故（D1），事故未造成人员受伤 。该机车修复后，在2016年11月铁路调图中，为配合北京机务段机车交路增加所需，与南昌机务段的另外9台HXD3D型电力机车（车号0071、0072、0074、0077--0082）共同转配至北京铁路局北京机务段。


编号为HXD3D-1893的机车于2014年12月被命名为"毛泽东号"，同时交付北京铁路局丰台机务段使用，是第六代毛泽东号机车，每隔三天担当北京-长沙T1/2次列车（2016年5月15日改为北京西--长沙Z1/2次列车）的本务机车。而之前的五台毛泽东号机车先后为JF1-304、DF4-0002、DF4B-1893、DF4D-1893、HXD3B-1893，且全部由大连机车车辆有限公司（含原沙河口工场）制造。

编号为HXD3D-1921的机车被命名为"共产党员号"，2016年4月29日从大连出厂，附挂SS9-0008号机车牵引大连至舒兰的K7375次列车至沈阳，交付沈阳铁路局沈阳机务段。该机车自2016年7月1日起牵引K19/20次列车的北京-哈尔滨段（7月1日当晚在沈阳站接替HXD3D-0228，牵引K20次进京），但自2019年1月起改牵引K27/28次列车的北京-沈阳段。

编号为HXD3D-0035的机车于2016年11月由兰州铁路局兰州西机务段转配至迎水桥机务段，并于2017年3月3日命名为第四代"雷锋号"，取代原有的第三代"雷锋号"SS3B-5035。

编号为HXD3D-0631的机车于2017年6月交付西安铁路局西安机务段使用，并于2018年4月命名为第五代"钢人铁马号"，取代原有的第四代"钢人铁马号"SS7D-0631。

编号为HXD3D-1886的机车于2017年9月1日被命名为"朱德号"，并交付哈尔滨铁路局哈尔滨机务段，成为第五代朱德号机车，取代原有的第四代"朱德号"SS4G-1886。