HXD2B型电力机车是六轴大功率干线货运用电力机车，车体采用框架式整体承载全钢箱型壳体焊接结构，车体侧墙采用波纹钢板，并设有宽度为787毫米的维修门。车体两端各设有一个司机室，司机可在任何一端司机室对机车进行控制。司机室采用框架式焊接钢结构，前窗采用一整体电热玻璃，为司乘人员提供了良好的视角，并满足机车在寒冷季节使用的需要。车内设备采用模块化结构、两侧屏柜化布置，并设中间贯通走廊;车上并设有电水壶、冰箱、微波炉、卫生间等生活设施。每台机车车顶设有两台DSA-200型单臂式受电弓，其他车顶外置设备包括真空断路器、接地开关、避雷器、高压连接器等高压设备。机车采用独立通风方式，从侧墙过滤窗和车顶百叶窗吸入冷风，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。机车轴式为Co-Co，持续功率为9600千瓦;机车轴重为25吨。空气制动系统采用法维莱公司(Faiveley)的"Eurotrol"微机控制电空制动机，具有空电联合制动、阶段缓解、断钩保护、备用制动等功能。

HXD2B型电力机车是交-直-交流电传动的单相工频交流电力机车，机车主电路由主变压器、牵引变流器、牵引电动机三大部分构成。每台机车设有6套完全相同的牵引变流单元，分别安装在3个牵引变流柜内。接触网导线上的25千伏单相工频交流电电流，经受电弓、主断路器进入机车后再输入主变压器，交流电经过主变压器的6个牵引绕组降压后向牵引变流单元供电;单相交流电经过6组四象限脉冲整流器整流为直流电，然后向电压为3750伏的中间直流回路供电，再由6组牵引逆变器转换成三相交流电输出，每组逆变器向一台异步牵引电动机供电，实现机车的轴控驱动，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。

主变压器由大同ABB牵引变压器有限公司制造，为芯式结构、多分裂绕组的单相变压器，以卧式悬挂方式吊装于车底中部，设计容量高达12600千伏安。主变流器是基于阿尔斯通公司"Prima"机车技术平台的"ONIX"变流系统，每组主变流器由一个四象限脉冲整流器、一个中间直流环节、一个PWM逆变器组成，功率控制模块采用水冷IGBT变流模块(6500V/600A)，中间直流电压为3750伏。牵引电动机采用由永济电机公司国产化的YJ90B型牵引电动机，该型电动机为六极三相鼠笼式异步牵引电动机，定子采用全叠片无机壳结构以减轻重量和改善散热，额定功率为1224千瓦，额定电压为2942伏，冷却方式为强迫通风，采用磁场定向直接转矩控制。

机车辅助供电电路由第2~5轴的牵引变流单元中间直流回路供电，每台机车设有两组相同的辅助供电电路，每组辅助电源由两组IGBT辅助逆变器和一组充电机电路组成，正常情况下其中一个为恒频恒压变流器(CVCF)，为牵引电动机通风机和油水冷却塔风机供电;另一个为变频变压变流器(VVVF)，向水泵、油泵、蓄电池充电机等设备供电。

HXD2B型电力机车采用了阿尔斯通公司开发的"Agate"微机网络控制系统，机车控制系统(TCMS)由6个牵引控制单元(TCU)、2个主处理机单元、4个辅助变流器控制单元(ACU)和制动控制单元(BCU)和4个司机操纵显示单元(DDU)构成。该系统是基于WorldFIP网络通信总线，网络架构分为FIP车辆网络(FIPV)和FIP列车网络(FIPT)两级，其中FIPV负责每节机车内部各设备的信息交换，而FIPT用于两台重联机车之间的通信;控制系统具有全面的机车控制、监测、传输、故障诊断、显示和存储功能。

机车走行部为两台完全相同的三轴转向架，转向架构架采用钢板焊成箱形结构的"目"字型构架，轮对轴箱采用拉杆定位。一系悬挂采用螺旋弹簧加双轴箱拉杆配垂向油压减震器;二系悬挂为橡胶堆。牵引力或制动力通过单推挽水平短牵引拉杆牵引装置传递。牵引电动机采用滚动轴承抱轴式半悬挂、单边刚性直齿传动。基础制动装置为单侧双闸瓦踏面制动单元，并带有闸瓦间隙调节器;其中三组制动单元具有停放制动功能。转向架并设有轮缘润滑装置。