HXD3型电力机车为六轴货运电力机车，在机车的两端各设有一个司机室，中间为机械室。在机械室内设有600mm宽的中央通道，在通道左右两侧安装有变流器、通风机、空气压缩机等设备。在车体下设有两台三轴的转向架及一台主变压器，在顶盖上设有高压电器。车内设备布置以平面斜对称布置为主，设备成套安装，有利于机车的重量分配、机车的制造、检修和部件的互换。全车分为司机室设备安装、车顶设备安装、车内机械室设备安装和车下设备安装等五部分。
HXD3型电力机车，早期被称为SSJ3型、DJ3型和神龙1型，由中国北车集团大连机车车辆有限公司和日本东芝公司联合开发研制。该型机车是为满足中国铁路重载货运需要而研发的大功率交流传动电力机车，采用交-直-交流电传动，持续功率为7200千瓦，最高运行速度为120公里/小时。
2004年6月18日，由中国铁道部委托中国技术进出口总公司承办进行"大功率交流传动电力机车采购和技术引进项目"正式展开招标 。同年10月27日，大连机车车辆公司、东芝公司和中国铁道部在北京签订了《大功率交流传动电力机车采购和技术引进项目》全部合同，共同获得了60台交流传动货运电力机车的订单，合同总金额达12.5亿元人民币 。同时，永济电机厂并与东芝公司签订《大功率交流传动电力机车采购和技术引进项目电机技术转让合同》，负责承担牵引电动机的技术引进和国产化工作。
2006年10月，首台由大连机辆公司生产的国产化机车(0017)落成，同时车型由DJ3型更名为"神龙1型"(SL1);同年11月下旬至12月上旬，神龙1型0017号机车在郑州铁路局、武汉铁路局管内京广铁路、太焦铁路完成了动力学性能试验。2006年12月8日，首批国产化机车下线出厂并交付使用 ;同时中国铁道部正式批准将新型大功率交流传动电力机车系列统一命名为"和谐型"，神龙1型电力机车更名为HXD3型，其中"HX"是"和谐"的汉语拼音首字母缩写、"D"代表电力机车、"3"为大连机车车辆公司的生产厂商代号，通称为"和谐"3型电力机车。
2010年，HXD3型电力机车获得2010年度国家科学技术进步一等奖，申报项目名称为"六轴7200kW大功率交流传动电力机车的研发及应用" 。截至2012年1月，大连公司、二七公司、同车公司已经累计生产了1080台HXD3型电力机车，配属到上海、郑州、西安、济南、北京、兰州、南昌、沈阳等10个铁路局共17个机务段。
每台机车装有两台牵引变流柜，每台牵引变流柜内含有三组牵引变流器单元和一组辅助变流器;每组变流器单元由一个四象限脉冲整流器、一个中间直流环节、一个两点式电压型PWM逆变器组成，通过高次谐波整流和错开各组控制载波的相位，从而降低高次谐波和提高功率因数;功率控制模块采用水冷IEGT(高耐压IGBT系列电力电子器件)变流模块(4500V/900A)，中间直流电压为2800伏特。主变流器采用亚乙基二醇纯水溶液作为冷却液，确保在零下40℃时不冻结。主变流器水冷和主变压器油冷采用FL220型复合冷却器，水、油冷却器采用复合型全铝合金板翅式高效循环冷却结构，依靠复合冷却器风机进行强制风冷。
HXD3型机车采用YJ85A型牵引电动机，由永济电机公司引进日本东芝公司的技术生产(东芝公司原型号为Sea-107)，该型电动机为四极鼠笼式三相异步牵引电动机，电动机采用全叠片结构，额定功率为1250千瓦，额定电压为2150伏特，冷却方式为强迫通风，采用矢量控制方式，来实现电动机转矩的控制。
技术参数
电流制 单相交流，50 Hz
额定电压 / kV 25
轴式 C0-C0
机车轴重 / t 23＋2t
车轮直径 / mm 1250（新），1200（半磨）
持续制轮周功率 / kW 7200
持续速度/ km.h-1 65(23t)/70(25t)
最高运行速度/ km.h-1 120
最高试验速度/ km.h-1 132
起动牵引力 / kN 520(23t)/570(25t)
持续牵引力 / kN 370(23t)/400(25t)
电制动方式 再生制动
最大电制动力 / kN 370(23t)/400(25t)
轮周制动功率 / kW 7200
重大事故：HXD30199号机车 报废
2010年5月23日凌晨2时10分，配属上海铁路局南京东机务段、由上海机务段支配的HXD3型0199号机车(南昌铁路局向塘机务段鹰潭车间乘务员值乘)，牵引由上海南开往桂林的K859次旅客列车经由沪昆铁路运行。当列车运行至南昌铁路局管内余江至东乡间K698 945M处时，由于当地连日降雨，造成山体滑坡，列车运行至该路段时坍塌体落下线路，造成机车脱轨、机后1位至5位车辆颠覆、6位至8位车辆脱轨。因当时牵引该列车的HXD3型电力机车约重138吨，而其牵引的客车车厢不含运载仅有16吨，导致机车后方的车厢遭到严重挤压，1至4节车厢脱轨并侧翻，其中6号车厢叠在4号车厢上方，完全变形，7至9节车厢被拧成"之"字形。是为2010年沪昆铁路列车脱轨事故。事故导致19人死亡、11人重伤、60人轻伤，构成铁路交通重大事故 。为便于清理现场和尽快恢复通车，该台机车被就地报废及切割。
