韶山4C型电力机车是双机重联的8轴大功率干线货运用电力机车，由两节完全相同的四轴机车通过中间车钩和橡胶联挂风挡连接而成，每节车为一个完整系统，设有一个司机室。两节机车之间设有内部电气重联控制电缆(内重联)和空气制动系统的重联控制风管，并有中间走廊连通，车顶设有25kV高压连接线，可由司机在任何一端司机室对机车进行控制，两节机车也可以分离作为两台四轴机车独立运行。机车持续功率6400千瓦，轴式为2×(Bo-Bo)。韶山4C型机车通过增加压铁，将轴重由23吨提高到25吨，机车总重200吨，牵引力比韶山4改型机车增加约10%。

韶山4C型电力机车的结构布置与韶山4改型、韶山4B型机车相同。机车车体为整体承载式结构，采用高强度低合金钢板全焊接结构，但由于机车重量提高导致车体承受应力增大，故适当提高了车体强度和刚度标准。机车内部结构采用双侧纵向内走廊、斜对称布置;机车车体中部设变压器室。机车通风冷却系统采用传统的车体侧大面积百叶窗通风方式。

机车行走部为四台两轴转向架，悬挂系统、牵引装置均沿用韶山4改型、韶山4B型机车的结构。一系悬挂采用轴箱螺旋弹簧与弹性定位的独立悬挂结构，配置油压减振器;二系悬挂采用橡胶堆支承加油压减振和摩擦减振的悬挂结构;采用中央低位斜拉杆推挽式牵引装置。此外，由于机车重量提高导致一系悬挂簧上重量增加，韶山4C型机车改用无孔整体辐板轮对，取代了过去使用的有孔辐板轮对，提高轮对承受应力的能力。

韶山4C型机车为交-直流电传动电力机车，主辅电路结构、整流调压方式与韶山4改型、韶山4B型机车基本相同。主电路采用以大功率晶闸管和二极管组成的不等分三段半控桥式整流调压电路，具有恒流、准恒速特性控制，并设有无级磁场削弱。每组机车装用8台ZD111型复励直流牵引电动机，与韶山7型、韶山7B型机车相同，取代了韶山4型、韶山4B型机车采用的ZD105、ZD114型串励直流牵引电动机。电机持续功率800千瓦，采用与韶山4B型、韶山7型相同的滚动抱轴承半悬挂方式、单侧刚性直齿传动。机车还具有加馈电阻制动、功率因数补偿、机车轴重转移补偿、防空转防滑行保护等功能。