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根据铁道部于1994年修订及发布的《铁路主要技术政策》，计划在繁忙干线上大量开行5000吨重载货物列车，重载列车在平直道上最高速度要达到90公里/小时，并提出发展25吨轴重的机车车辆和配套技术。 因此，大连机车车辆厂提出以东风6型机车为基础，吸收东风10D型柴油机车的先进技术和经验，开发研制25吨轴重的东风6A型柴油机车，并采用柔性自导向径向转向架，以提高机车的通过曲线性能和粘着利用，减少轮轨磨耗。 "东风6A重载内燃机车径向转向架"并被列入铁道部科技开发项目，由大连机车车辆厂联合上海铁道大学和西南交通大学研制[18]。 虽然东风6A型机车并未投入试制，但其径向转向架的设计后来被应用于2000年研制成功的东风4D型7000系机车[19]。 EBONY PORN ND5型柴油机车作为一种通过技贸结合方式引进的机车，中国与通用电气签订机车销售合同的同时，还签订了多份技术转让合同。 技术引进的重点为通用电气的机车电传动系统，ND5型机车上这些产品的优点恰恰就是当时中国国产机车的技术薄弱环节[2]。 当时中国国产柴油机车与国际先进水平的最大差距，表现在机车持续牵引力和最大恒功率速度两个方面。 以东风4型为代表的国产电传动柴油机车，最大的不足在于恒功率速度范围狭窄，柴油机功率无法被充分利用，影响高速区持续牵引力的发挥，而通用电气柴油机车的主要特色，便是较大的恒功率调速范围以及完善的恒功率励磁控制系统。
為了緩解機車數量不足的燃眉之急，中華人民共和國鐵道部經研究後決定，按技貿結合原則從國外進口一批大功率柴油機車。 經過反覆比較後，中國最後選定了美國奇異運輸系統分公司（英語：GE Transportation）的產品、屬於奇異Dash-7系列產品之一的C36-7型柴油機車，這種機車按中國鐵路機車命名規範定型為ND5型柴油機車。 該型機車配屬上海鐵路局、濟南鐵路局、北京鐵路局、瀋陽鐵路局投入運用以後，有效提高了津浦鐵路、豐沙鐵路、京原鐵路、瀋大鐵路等主要幹線運用區段的牽引定數和鐵路貨運量，加快中國鐵路繁忙幹線內燃化的步伐，緩解了鐵路運輸能力緊張的情況，產生了可觀的社會經濟效益。 四台东风6型机车完成各种试验之后，仍配属沈阳铁路局大连机务段运用，但由于缺乏配件和维护困难等原因很快就被弃用。 2000年代初，东风6型0001、0002、0004号机车已经报废，只余下车况较好的0003号机车仍担当运输任务。 1980年代，中国在实施改革开放以后，国民经济快速发展，铁路客货运量猛增，铁路运输能力全面紧张，货运能力不足导致各地待运货物物资大量积压，而当时刚刚投入批量生产的东风4型柴油机车，不仅机车数量和生产能力无法满足需求，而且在柴油机、传动系统以及制造工艺等方面也存在较多问题，机车可靠性和生产质量仍有待改进。 为了缓解机车数量不足的燃眉之急，中华人民共和国铁道部经研究后决定，按技贸结合原则从国外进口一批大功率柴油机车。
机车轴式为Co-Co，走行部为两台相同的无导框式三轴转向架，转向架的结构形式与东风4型机车大致相同，除了牵引电动机、齿轮箱、轮对之外，转向架其他部分均直接沿用东风4型机车的传统设计[20]。 转向架采用钢板组焊成封闭式箱形结构的"目"字形构架，轮对轴箱内装有四列向心圆柱滚子轴承，轴箱定位装置采用拉杆式弹性定位结构，轴箱通过装有橡胶关节元件的上、下轴箱拉杆与构架相连接，实现轴箱相对于构架的横向和纵向定位。 转向架采用四点支承弹性油浴摩擦旁承装置，车体全部重量通过八个旁承由两台转向架支承，有利于抑制转向架在直线运行时的蛇行运动（英语：Hunting oscillation）。 一系悬挂采用独立悬挂形式，包括轴箱与构架之间的轴箱圆弹簧、用于衰减吸收来自轨道高频振动的橡胶垫、以及在1、3、4、6轴装有并列的液压减震器（与东风4B型机车使用的SKF1型液压减震器不同，东风6型改用连接方式不同的TPJ61型液压减震器，与后来的东风4D型货运机车相同）；二系悬挂为转向架构架与车体之间的旁承橡胶堆。 东风6型机车是干线客货运通用的六轴柴油机车，机车标称功率为3,250马力（2,425千瓦），构造速度为118公里/小时，运转整备重量为138吨，机车并设有重联装置。
1980年代末，中國鐵道部確定了以提高運輸能力為中心的鐵路科技發展規劃，並將鐵路貨運多載配套技術列入研究開發的主攻方向之一。 為了滿足中國鐵路幹線開行5000噸多載貨物列車的需要，根據國家計劃委員會於1991年下達的國家重點科技專案合約，大連機車車輛廠於1994年12月試製出新一代的東風10D型柴油機車[16]。 該型機車是以大連機車車輛廠於1988年研製的東風10型柴油機車為基礎，吸收和應用了東風6型柴油機車上的各種先進技術，而開發研製的5000馬力（3590千瓦）雙節聯掛八軸多載貨運機車。 東風10D型柴油機車的動力裝置為12V240ZJD型柴油機，電力傳動裝置和控制系統是以國產化的東風6型機車為基礎改進而成，包括JF206A型牽引發電機和ZD108型牽引馬達。 與東風6型機車相比，東風10D型機車還採用了許多前者所沒有的嶄新技術，例如由交流非同步馬達驅動的輔助傳動系統、以牽引發電機作為起動電機的柴油機變頻起動技術、由兩台微電腦組成的主從微電腦通訊控制系統、乾式加壓閉式迴圈冷卻水系統等[17]。 就動力裝置、電傳動裝置和控制系統的技術水平而言，東風10D型柴油機車無疑是當時中國鐵路最先進的國產柴油機車，但由於受到零部件製造工藝和生產品質的限制，該型機車的可靠性特別是交流輔助傳動系統，遠遠未達到可供投入運用的成熟程度。 1989年5月24日，東風6型0001號、0002號機車正式移交瀋陽鐵路局大連機務段投入運用考核，並將其與ND5型機車編入同一個車隊，擔當瀋大鐵路大連至蘇家屯之間的幹線貨運任務，以便客觀比較和評價東風6型機車的效能，至同年末兩台機車已經分別行駛了9.5萬公里和7.4萬公里。 1989年8月30日至9月11日，鐵道部選取了東風6型0002號機車，在大連內燃機車研究所的機車定置試驗台上進行了牽引熱工效能、輔助功率、冷卻能力、熱平衡等試驗。 試驗結果證明，機車牽引效能已經達到或超過原設計要求，機車各項技術指標均已達到1980年代世界上同類機車的先進水平。 東風6型機車裝用一台16V240ZJD型柴油機，裝車功率為4000馬力（2940千瓦），傳動系統採用三相交流同步發電機、矽二極體整流裝置、直流牽引馬達組成的交—直流電傳動裝置，該型機車也是中國第一款採用微電腦控制裝置的柴油機車，微電腦系統負責機車恆功率勵磁控制、輪對防空轉防滑行、電阻制軔與制軔擴充控制、以及機電保護和故障診斷顯示裝置等功能。
機車從前到後分別為Ｉ端司機室、電氣室、動力室、冷卻室、輔助室、Ⅱ端司機室，其中電氣室、動力室和冷卻室頂部均設計成活動頂蓋，以便拆裝車內部件。 車體底架兩端裝有新設計的23號上開式連結器和大容量橡膠緩衝區（東風4B型機車使用13號下作用連結器和MT-3型緩衝區）。 在車體底架下面兩台轉向架之間，吊掛著一個容量為9000升的燃油箱，以及兩個總容量為2×625升的主風缸，燃油箱兩側設有蓄電池組[20]。 牵引电动机与转向架构架的连接沿用了东风4型机车的传统形式，但由于通用电气的牵引电动机抱轴轴颈较粗，并配用英制25°压力角（英语：Pressure angle）的牵引齿轮，因此牵引电动机抱轴部分、齿轮箱和轮对亦相应改变了设计。 牵引电动机采用单侧齿轮传动的轴悬式驱动方式（滑动抱轴承式半悬挂），即牵引电动机的一侧通过抱轴瓦（滑动轴承）刚性地支承在车轴上，另一侧通过弹性元件（橡胶垫）和吊杆悬挂在转向架构架上。 全部牵引电动机采用顺置排列方式，即牵引电动机都放在车轴的同一侧，使牵引电动机相对于转向架构架产生的支反力作用方向相同，结合弹性旁承产生的支反力矩予以平衡，可以有效地减少轴重转移的幅度。 基础制动方式为带闸瓦间隙自动调节器的单侧踏面制动，每个车轮各配有一个9英寸直径制动缸，当机车施行制动时，制动缸从空气制动机获得压缩空气，并通过杠杆机构使闸瓦抱轮产生制动作用。
在機車設計初期，原定採用奇異C36-7型機車上經過改進的部分電機電器和控制系統，但大連機車車輛廠此時注意到剛剛推出市場的奇異Dash 8系列，該系列柴油機車採用了作為當時最新技術的微電腦控制系統，於是大連機車車輛廠向奇異提出引進該項技術，機車設計效能指標參照同時期奇異C39-8型柴油機車的標準[3]。 機車車體和轉向架等機械部分的改進設計由大連機車車輛廠負責，電力傳動裝置和控制系統的應用設計由奇異公司負責。 在机车设计初期，原定采用通用电气C36-7型机车上经过改进的部分电机电器和控制系统，但大连机车车辆厂此时注意到刚刚推出市场的通用电气Dash 8系列，该系列柴油机车采用了作为当时最新技术的微机控制系统，于是大连机车车辆厂向通用电气提出引进该项技术，机车设计性能指标参照同时期通用电气C39-8型柴油机车的标准[3]。 机车车体和转向架等机械部分的改进设计由大连机车车辆厂负责，电力传动装置和控制系统的应用设计由通用电气公司负责。 东风6型机车装用一台16V240ZJD型柴油机，装车功率为4000马力（2940千瓦），传动系统采用三相交流同步发电机、硅二极管整流装置、直流牵引电动机组成的交—直流电传动装置，该型机车也是中国第一款采用微机控制装置的柴油机车，微机系统负责机车恒功率励磁控制、轮对防空转防滑行、电阻制动与制动扩展控制、以及机电保护和故障诊断显示装置等功能。 虽然东风6型机车在试验中表现了非常出色的性能，但在六四事件后随着中美关系十年蜜月期的结束，加上机车零部件的国产化遇到了种种困难，东风6型机车最终仍无法投入批量生产，但其部分成熟技术后来被应用到多种型号的国产机车上。
牵引发电机采用十极、三相、他励的通用电气GTA32A1型同步交流发电机（国产化型号为JF202型），该发电机的电气结构与通用电气Dash 8系列机车所使用的GMG187型牵引发电机完全相同，但机械结构上取消了后者的同步交流辅助发电机，并根据与16V240ZJD型柴油机的联接要求作改进设计。 牵引发电机的额定容量为2880千伏安，额定电压为375伏特，额定电流为7080安培，最大电压为1250伏特，额定转速为每分钟1000转，定子和转子绕组绝缘等级均为H级，冷却方式为强迫通风，主发电机净重为7914公斤。 牵引发电机的励磁电流由一台GQL-45D型三相感应子交流发电机（英语：Induction generator）供给，其产生的交流电经励磁整流装置三相桥式全波整流后，供给牵引发电机转子的励磁绕组。 東風6型機車採用交—直流電傳動裝置，柴油機通過法蘭盤直接驅動一台三相交流同步牽引發電機，通過矽整流裝置把牽引發電機發出的三相交流電整流為直流電，再將電能輸送給兩台轉向架上的六台並聯連接的直流牽引馬達，通過傳動齒輪驅動輪對（英語：Wheelset (rail transport)）。 1980年代，中國在實施改革開放以後，國民經濟快速發展，鐵路客貨運量猛增，鐵路運輸能力全面緊張，貨運能力不足導致各地待運貨物物資大量積壓，而當時剛剛投入批次生產的東風4型柴油機車，不僅機車數量和生產能力無法滿足需求，而且在柴油機、傳動系統以及製造工藝等方面也存在較多問題，機車可靠性和生產品質仍有待改進。