DJ2型电力机车是四轴高速客运电力机车，适用于供电制式为25千伏工频单相交流电的电气化铁路，机车轴式Bo-Bo，持续功率4,800千瓦，构造速度为220公里/小时，最高运用速度为200公里/小时。机车总体结构与DJ型电力机车基本相同，采用通过有限元分析设计轻量化整体承载式焊接车体结构，设中间贯穿走廊、双端司机室;车头采用光滑流线型外形，车体两侧下部设有裙板。车顶装有两台单臂式受电弓、以及高压隔离开关、接地装置等;真空断路器等高压组件均置于车内。
车内设备以分室斜对称、屏柜化布置，由前至后分别为I端司机室、主变流室、设备I室、设备II室、II端司机室。司机室内设有符合人机工程学设计的司机操纵台。主变流室内设有主变流柜、主冷却柜。设备室内设有控制电源柜、空气制动柜、辅助变流柜、牵引通风柜、列车供电柜等设备。卧式牵引变压器安装于车底中部，与电抗器共用冷却油箱。机车采用车体独立通风方式，从车顶顶盖夹层风道吸入冷风，向发热部件冷却后从车底排出，并维持机械间呈微正压，改善机车防尘效果及防寒性能。
DJ2型电力机车是交-直-交流电传动的单相工频交流电力机车。接触网导线上的25千伏单相工频交流电电流，经受电弓进入机车后经过主断路器再进入主变压器，交流电经过主变压器的四个牵引绕组后进入主变流器，分别向四个四象限脉冲整流器供电并整流为直流电，其中每两个四象限整流器并联输出，然后共用一个电压为2800伏的中间直流环节回路，再由一个电压型PMW逆变器转换成三相交流电输出，分别向每个转向架上的两台异步牵引电机并联供电，使牵引电动机产生转矩，将电能转变为机械能，经过齿轮的传递驱动轮对。
DJ2型机车采用采用株洲电力机车研究所开发的国产交流传动系统，包括大功率主变流器、异步交流牵引电动机、微机网络控制系统。TEP28WG01型牵引主变流器由四象限整流器、中间直流回路、PMW逆变器三个部分组成，变流器设计容量为3500kVA，功率控制器件为GTO元件(4500V/3000A)，冷却介质为乙二醇和高纯水的混合物 。DJ2型机车采用JD121型鼠笼式三相异步牵引电动机，是在参考DJ型机车所使用的4FHA 7056C型牵引电机基础上改进设计而成，额定功率为1224千瓦，恒功速度范围较宽，采用直接转矩控制 。TEC01型国产分布式微机网络控制系统借鉴了Adtranz公司"MITRAC"系统，采用符合列车通讯网络(TCN)标准的多功能车辆总线(MVB)和绞线式列车总线(WTB)，具有控制、通信、诊断显示功能。
DJ2型电力机车采用交流辅助电路系统，机车上设有一台TGF9A型辅助变流器。每台辅助变流器容量为100kVA，由一套整流模块、两套逆变模块、两套EMC滤波器、控制箱及电抗器组成。整流器采用晶闸管半控桥电路;逆变器采用电压型逆变电路，功率开关器件为IGBT，每台逆变器容量为70kVA，输出380伏三相交流电。此外，DJ2型电力机车并装设有TGF7A型列车供电柜，用于向列车提供两路600伏直流电源，输出功率为2×400千瓦。
机车走行部为两台二轴转向架，DJ2型机车沿用了DJ型机车的高速转向架，"日"字型构架由钢板箱型焊接而成;一系悬挂借鉴了X2000列车的人字橡胶弹簧定位加垂向油压减震器方式，能够达到类似径向转向架的自导向径向回转性能;二系悬挂为高柔度螺旋圆弹簧配橡胶垫;车体和构架之间并设有垂向减振器、横向减振器和抗蛇行减振器的组合。牵引力或制动力通过中间低位推挽式牵引装置传递;鉴于DJ型机车多次发现牵引拉杆座裂纹，DJ2型机车的牵引座钢板由厚度由6毫米增加到12毫米。机车采用六连杆轮对空心轴弹性传动装置、牵引电动机架悬式全悬挂、单边刚性直齿传动，减少了簧下重量和轮轨作用力。基础制动装置为轮盘制动;停放制动装置为蓄能制动;转向架并设有踏面清扫器。人字橡胶弹簧、轮盘制动装置均为国产化产品。
