HXD1型电力机车是9 600 kW、8轴、交流传动货运电力机车，是2007年由南车株洲电力机车有限公司在德国西门子公司“欧洲短跑手” （EuroSprinter）交流传动电力机车的技术平台上，以ES64F4型电力机车为原型车，结合DJ1型电力机车在大秦铁路的运用经验而开发研制的车型，机车由两节完全相同4轴机车固定重连而成，采用交-直-交流电传动，最高运行速度为120 km/h。
2007年2月初，首2台进口散件组装的HXD1型电力机车（0001、0002）被送往中国铁道科学研究院北京环形铁道试验基地，至2007年4月完成了型式试验和综合性能试验。2007年5月，南车株洲电机公司完成了国产化牵引变压器、牵引电动机的制造和试验，并装用于0049号机车。2007年8月，首台装用国产化传动装置的HXD1型0071号电力机车竣工。2008年8月，在原铁道部和铁道科学研究院组织下，选取了2台HXD1型电力机车（0160、0161）赴北京环形铁道进行国产化机车型式试验，铁道部专家组并分别对HXD1型机车车体、转向架和传动装置的技术转让进行了评审并验收通过。
HXD1-1000系
根据原铁道部的要求，株洲电力机车有限公司在首批HXD1型电力机车基础上，研制了“深度国产化”的HXD1型电力机车，机车编号由1001起排序，机车采用株洲电力机车研究所、株洲南车时代电气自主开发的牵引逆变器和微机控制系统，替代了原来使用的西门子公司产品，有效降低了机车生产成本；司机室外观也有所改变。首台深度国产化机车（1001）于2012年3月在株洲下线，同年4月到达北京环形铁道试验基地进行各项试验，同年6月1日，机车完成环铁试验，顺利通过了特性试验、温升试验、自动过分相等试验项目。2012年6月16日，HXD1型1001、1002号机车开始投入正线运行试验，此为第二阶段的研制和生产。
HXD1-2000系
2000系为神华神朔分公司的12轴版本，车型编号为 CEA1A1 2001~2031。
HXD1-5000系
5000系和1000系没区别，只是这个号段运用于浩吉铁路。
HXD1-6000系
2012年12月底，当时的南车资阳机车有限公司按照南车株机公司提供的图纸，试制了深度国产化HXD1型电力机车，机车编号由6001起排序，此为第三阶段的研制和生产。
HXD1-7000系
HXD1-8000系
此号段为“神华号”12轴（“三节棍”）版本所采用。
HXD1-9000系
此号段为高原型版本，共37组。
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