为了提高铁路运输的竞争能力，中华人民共和国铁道部于1995年6月召开了部长办公会议，确定铁路提速的原则、目标与实施步骤；根据第九个五年计划（1996年至2000年）期间的铁路发展规划，要求到2000年实现“货运重载、客运提速”，提高铁路干线旅客列车的旅行速度，提速区段的快速旅客列车最高速度为140～160公里/小时；并决定在既有干线上进行提速试验，为未来大面积提速进行技术准备。
1996年9月，铁道部决定在1997年4月1日实施中国铁路第一次大面积提速，在京广、京沪、京哈三大干线的提速旅客列车最高运行时速将达到140公里，并要求大连机车车辆厂在东风4B型和东风4C型机车基础上，立即着手研制东风4D型提速客运柴油机车。由于此时已经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；同年10月，东风4D型机车设计方案通过了铁道部的技术设计审查，随即开始施工设计和试制。1996年12月15日，首台东风4D型客运机车在大连机车车辆厂落成。
东风4D型提速客运机车最高运行速度为145公里/小时，装用了大连厂与英国里卡多公司合作在16V240ZJB/C型柴油机基础上改进开发的16V240ZJD型柴油机，装车功率为2940千瓦，机车标称功率为2425千瓦。走行部牵引电机采用滚动轴承抱轴箱的半悬挂安装方式。当机车牵引大编组客车（1100吨）时，在平直线路上平衡速度为132公里/小时；部分机车上并装有重联装置。早期生产的机车外形类似DF4C，从DF4D 0151机车起采用新的车顶圆弧外形以降低高速运行时的风阻和噪音，早期生产的机车亦陆续回厂改造。

提速客运型其实没啥好说的，从1997年2月开始投入批量生产，至2003年停产，大连机车车辆厂累计生产了575台东风4D型提速客运机车，车号为0001～0240、0243～0347、0353～0529、0532～0584。东风4D型提速客运机车是中国铁路第一、二、三次大提速的主型机车之一，于1990年代末大量配属北京、石家庄、天津、上海、长沙、济南、徐州、郑州、沈阳、山海关、三棵树、南京等机务段，并曾经参与陇海铁路、兰新铁路、京广铁路等干线提速试验；例如在1999年8月至9月进行的兰新线提速试验中，时任铁道部副部长刘志军组织带领铁道部、兰州铁路局有关部门，乘坐东风4D型机车牵引的试验列车在张掖至嘉峪关段、嘉峪关至疏勒河段进行运行试验，期间列车最高时速分别达到149公里/小时和153公里/小时（老刘有冲高的癖好）。

接下来是货运型，1998年1月，大连机车车辆厂决定在东风4D型提速客运机车的基础上进行了适应货运机车性能的改造，开发东风4D型货运机车。同年4月试制了两台货运型机车（0241、0242），配属北京铁路局石家庄机务段进行运用考核，主要担当石家庄—德州—济南间的货运牵引任务。鉴于货运型机车使用情况良好，陕西省西延铁路公司于1998年7月向大连机车车辆订购了一台货运型机车（0348），同年9月被命名为“延安号”并投入使用，这也是东风4D型机车首次进入地方铁路市场。1998年11月，经铁道部批准，东风4D型货运机车开始批量生产，同时开始启用4000系的机车编号。

DF4D系列内不存在客货运转换改造，首先一个是因为结构差距较大，再一个，4D提速客运型至今仍大量运用于非电化区段牵引提速客车，改造将引起提速内燃机车短缺（至少是区域性短缺）

准高速客运型，为满足中国铁路对准高速客运柴油机车的需求，大连机车车辆厂于1998年与西南交通大学等单位合作，在东风4D型提速客运机车的半悬挂转向架基础上，研制了准高速全悬挂转向架。1999年初，中国铁道部正式向大连机车车辆厂下达了研制任务，要求开发装用全悬挂转向架的东风4D型准高速客运机车。同年5月，准高速客运型机车设计方案通过了铁道部的技术设计审查，随即开始施工设计和试制。1999年10月13日，首台东风4D型准高速客运机车（3001）竣工。
东风4D型准高速客运机车主要用于牵引快速客运列车，最高运行速度为170公里/小时。首两台机车（3001、3002）试验装用大连厂与英国里卡多公司进行技术合作和研制开发的16V240ZJE型高强化、大功率柴油机，装车功率提高到3310千瓦（4555马力）并采用了电子喷射技术；但由于16V240ZJE型柴油机耗油量相对较高，且机车冷却能力不足，因此后来3001、3002号机车和批量生产的机车都改装16V240ZJD型柴油机，装车功率下降至2940千瓦（4000马力）。准高速客运型机车装用轮对空心轴全悬挂转向架、电空制动系统和全封闭电器柜，采用ZD106型牵引电动机，并改变了齿轮传动比。此外，制动系统、通风系统、车体结构均作出了改进。国内功率最小的准高就此诞生

2000年5月，东风4D型准高速客运机车开始批量生产，至2013年累计生产了340台，车号为3001～3340，主要配属南昌、上海、哈尔滨、沈阳、北京、呼和浩特、南宁、郑州等铁路局，以及广铁集团、青藏铁路公司、集通铁路公司；其中，从2003年下半年生产的3213号机车开始改为采用标准化司机室，设有标准化操纵台，而外观上较显著的区别包括：标志灯无金属外框、雨刷下置、车门无玻璃窗等；亦有部分编号为31XX以后的机车采用了铸造机体的16V240ZJF型柴油机；此外，集通铁路公司于2007年订购的11台准高速客运机车（3323～3333），改用了最大运用速度为150公里/小时的牵引齿轮传动比，以适应集通铁路部分区段坡度较大的情况，这批机车均配属大板机务段，担当集宁南—大板—通辽之间的客运交路（05年以前还是双机前进型担当）。
一般情况下准高速客运型的车身涂装和提速客运型有着明显差别，准高速型的车身两端有红色和奶黄色条状相间而提速型没有，但配属青藏铁路公司西宁机务段的东风4D型提速型和准高速型机车均采用相同涂装，所以只能依靠编号分辨。中国铁路爱好者通常对东风4D型准高速客运径向冠以“花老虎”或“DF4DK”的俗称称呼，但“DF4DK”并不是官方正规命名。

准高速型和货运型之间也不能相互转换（相当于狮子和芭比的区别）

完了之后再说几个衍生型号，首先是4DF电老虎。
应达成公司要求，主要改进是在老虎的基础上加装500kW同轴发电机输出三相四线制AC380V供旅客列车使用，并且对柴油机进行恒速控制（发电机需要恒定转速以维持交流电频率）这是一种很新颖的设计，作为国内第一种能机供的车，还是很不容易的，可以遇见的，也问题很多，首先也是最突出的是在进行列车供电时柴油机输出功率被分流造成机车标称功率下降（降到了橘子的水平）无法达到极速，其次是机供功率捉急，正常发电车装用3台330kW柴油机组，持续输出功率800kW以上（看气温和气压有变化，具体数据我也没查到），满足大编组旅客列车用电需求，而这玩意只有500kW，简单点说就是只能机供半节车，达成公司立刻开发出了带有电力连接线的无空调YZ25B，这样可以一列车里YZ没空调（当导线），YW有空调，辅以锁票，满足抢钱的需要

简单点说，电老虎就是鸡肋需要机供时达不到极速，需要极速时没法机供。后来达成公司忍不住了，厂修时期将传动比改了之后极速降到了120km/h，再后来达成被电局招安之后车转给了川铁集团隆黄铁路

4DD调车机车没啥好说的，有段时间是国内功率最大的调车机车，在好多需要大功率调车的车站/港口有，目前仍在生产，粤海铁有用于推送旅客列车上轮渡的，懒得找图了

完了之后就是4DJ，大连和西门子合作的交流电传动型，一共两台，用的西门子变流设备，永济电机的发电机、电动机，因为功率不算大，交流传动优势不明显，而且后来连厂将更多的精力投入到了电车上，比如说SSJ3/HXD3系列，这两台车运用考核之后就封存了，目前0002已经拆解，0001在铁博。不用配图了，米黄/海蓝色车身配红色块涂装

讲完了所有车型，再来说说大型之间的改造升级情况

东风4，也就是最早的那批，毫无疑问在当时运用之后发现很多问题，并在较早的时间点上（80年代）升级成4（A）的水准，也就是换用了16V280ZJA

16V240ZJA也有问题，很快就研发出了进一步强化的ZJB，改进工艺之后提高了功率和稳定性之后定型为4B的主动机，绝大多数4(A)都在稍晚些时候（90年代左右）更换了这种机器

完了之后在改进车体结构、电传动系统、走行部分之后推出了4B型，很多4A也在后期（指95年以后）厂修中进行了A改B改造