根据合同规定，这批机车的研发和设计由位于德国爱尔兰根和慕尼黑的西门子交通集团总部完成，并由株洲电力机车厂在湖南株洲进行生产。这批机车的交付时间将从2006年年中开始，到2007年底全部交付完毕。新机车是在西门子"欧洲短跑手"(EuroSprinter)机车平台上，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干线货运用八轴大功率交流传动电力机车。机车由两节完全相同四轴机车连挂而成，采用交-直-交流电传动、水冷IGBT牵引逆变器、变频异步牵引电动机、"SIBAS 32"微机控制系统、列车通信网络，额定功率为9600千瓦，最高运行速度为120公里/小时，并装有"Locotrol"远程重联控制系统，适合于多机分布式重载牵引。机车轴重按25吨设计，可通过卸除车内配重压铁实现轴重23吨的转换。

2005年内，西门子、株洲厂联合体与中国铁道部先后进行了4次设计联络会，确定了机车的技术方案。2006年2月，机车的技术设计方案通过了铁道部的技术审查，开始进入投料生产阶段。机车的生产分为三个阶段，第一阶段首48台机车(0001~0048)为进口散件国内组装阶段，由西门子公司提供散件，株洲厂负责车体、转向架制造和整车组装;第二阶段的22台机车(0049~0070)开始国产化阶段，南车株洲电机公司承担牵引电动机、主变压器的国产化;第三阶段的110台机车(0071~0180)为进一步国产化，西门子公司仅提供牵引逆变器、微机控制系统，株洲厂负责机车整车制造和传动装置的国产化。

经过近两年时间的研制，首台散件进口机车(0001)于2006年11月8日在株洲电力机车有限公司竣工下线，经铁道部批准，新机车被定型为DJ4型，并被命名为"神龙号"。此外，由大同电力机车及法国阿尔斯通合作研发10000千瓦八轴货运电力机车同样被定型为DJ4型，编号为6001起排序。同年12月底，铁道部批准将新型大功率交流传动电力机车系列命名为"和谐型"，西门子和株洲电力机车生产的DJ4型电力机车更名为HXD1型，其中"HX"是"和谐"的汉语拼音首字母缩写、"D"代表电力机车、"1"代表株洲电力机车公司的生产厂商代号，通称为"和谐"电1型电力机车;而阿尔斯通和大同电力机车生产的DJ4型6000系电力机车更名为HXD2型。

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，在中国铁道部和中国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。