HXD2型电力机车的研制生产经历了三个阶段：

第一阶段，2004-2010年技术引进消化吸收阶段。在原铁道部主导下，以大同公司为主体.对法国阿尔斯通公司交流传动电力机车进行技术引进、消化吸收。此阶段交流传动电力机车的制造分三步走，第一步为整车进口12台(车号为0001~0012),由阿尔斯通公司提供。第二步为散件进口国内组装36台（车号为0013~0048）由阿尔斯通公司提供主要部件，大同公司制造现场组装整车。第三步为国内制造132台（车号为0049~0180）。首台进口机车于2006年12月交付，首台散件组装机车于2007年7月交付，首台国内制造机车于2007年11月交付。机车全部配属太原铁路局湖东机务段，投用大秦线承担1~2万吨重载货物列车牵引任务。

第二阶段，2011-2015年新型交流传动电力机车自主化生产阶段。2011年大同公司在HXD2型交流传动电力机车技术引进和消化吸收的基础上,联合原中国北车集团永济新时速电机电器有限责任公司、原大连机车研究所有限公司和原北车大连电力牵引研发中心有限公司,开始牵引变流器和网络控制系统自主研发、等同替代工作,研制了自主化的新 HXD2型电力机车（装有自主化的牵引变流器和网络控制系统，以下简称“北车芯”系统)。该机车总体结构、主要性能参数和牵引制动能力与原HXD2型电力机车基本相同台新HXD2型电力机车于2012年试制完成,2013年开始批量生产。

第三阶段，扩展生产新 HXD2型电力机车阶段。2014年5月，原北车集团大连机车车辆有限公司取得新HXD2型电力机车的生产许可资质，其中2014 年生产的15台机车装用“北车芯”牵引变流器和网络控制系统,2015年生产的59台机车装用大连东芝牵引变流器。分别配属兰州和沈阳铁路局承担货物列车牵引任务。