韶山7E型电力机车持续功率4800千瓦，最高速度170公里/小时，设计上借鉴了韶山7D型电力机车的成熟技术，但机车转向架从韶山7型系列传统的Bo-Bo-Bo轴式改为六轴Co-Co轴式。机车采用牵引电机架承式全悬挂、双侧六连杆轮对空心轴驱动技术，与株洲电力机车厂的韶山8型电力机车基本相同，牵引电动机、齿轮箱、空心轴套等整体悬挂于转向架构架之上，减少了簧下重量。一、二系悬挂采用钢圆簧、高挠钢圆簧与橡胶垫的组合，并配有垂、横向及抗蛇形油压减振器 。机车主电路采用成熟的三段不等分半控整流桥，相控无级调压，取消了功率因数补偿装置 。韶山7E型机车使用ZD120A型直流牵引电动机，单台电机功率800千瓦，每台机车装有6台牵引电机，安装在两台转向架上。在平直轨道，韶山7E型机车牵引17节客车达到160公里/小时的速度需要8分26秒，加速距离为16.64公里。
在控制技术方面，韶山7E型电力机车采用微机控制、逻辑控制单元(LCU)等技术。逻辑控制系统由两套相同的逻辑控制单元组成，用以替代传统的继电器有触点控制电路，使逻辑控制由软件来完成，从而减少机车布线。微机控制及LCU系统并进一步扩大了机车状态显示、故障记忆显示、应急操作提示、控制系统自检等功能 。同时由于中国铁路第五次提速开始推广机车单司机值乘，韶山7E型机车的机车辅助电器故障隔离开关进行了改进设计，当这些辅助设备故障时，司机可以在不停车状态下隔离故障设备，维持列车运行。
机车辅助供电系统采用两组辅助变流器供电，这是中国国内首次在直流电传动电力机车上运用四象限交流辅助变流器作为辅助供电系统电源，取代了传统的劈相机。每组辅助变流器由两台整流器加中间环节加两台逆变器组成。整流器为四象限整流器，一台四象限整流器和一台逆变器构成一路独立电源 。逆变器最大单机功率为100kVA(80kW)，在正常情况下每路电源的实际负载功率不超过65kW，在一组逆变器故障时，可将其手动转换到相邻的正常工作的逆变器上，保证机车正常运行。此外，韶山7E型机车装备了2套直流600V列车供电系统，可向旅客列车提供空调、采暖、茶炉、照明等供电电源。
机车车体采用框架式整体承载结构，车头司机室外型采用流线型设计，减少机车运行中的空气阻力，并提高整体的美观性 。车体侧墙上部沿纵向设有立式百叶窗，采用独立通风结构。机车采用耐低温设计，例如新增设的防寒功能、机车风管路加热装置等，设计标准由常规的-25℃提高到了-40℃，保证机车可以在高寒地区运用。
模块化韶山7E型电力机车是大同电力机车公司在韶山7E型机车的基础上，应用"标准化、系列化、模块化、信息化"的设计理念，重点在设备布置、通风系统、控制系统、辅助系统和变压器等方面进行了技术升级，并针对韶山7E、韶山7D等型机车在运用和生产中发现的问题进行了改进。机车总体设计采用模块化设计理念，即功能相对独立的部分作为一个功能模块进行设计，并充分考虑其成熟性、适用性、可靠性及各功能模块之间的系统匹配。
对比普通的韶山7E型机车，模块化韶山7E型机车的主传动系统、辅助供电系统均没有改变，继续运用三段不等分桥相控技术，牵引、制动特性不变。车体设备布置有较大变化，跟随国际趋势改用宽600毫米的贯通式中间走廊，放弃了中国"韶山"系列电力机车一贯的双侧走廊设计;车内设备随中间走廊斜对称布置，保证机车的重心靠近车体纵、横中心线上，同时把重量最大的牵引变压器改为悬吊在机车底架下方，大大降低机车重心。同时，牵引变压器由壳式变压器改为芯式卧放变压器。通风系统沿用独立通风方式，为6台牵引电动机、1台牵引变压器、2台硅整流装置、2台制动电阻柜等设备进行冷却;由于改用中间走廊，牵引电机通风机进风口改为设置在车体侧墙中部，通风窗设百叶窗空气过滤器。
模块化韶山7E型机车并采用分布式计算机网络控制系统，对网络控制系统在功能上进行了模块化划分，改善了机车状态的检测和信息传输。
