韶山4（SS4）型電力機車是由各自獨立且又互相聯繫的兩節車組成，每節車均為一個完整的系統。主電路採用四段經濟半控橋，相控調壓。它具有恆壓或恆流控制的牽引特性和恆速或恆勵磁控制的電阻制動特性。空氣制動採用DK l型電空制動機。
每節車有兩個兩軸轉向架。牽引電動機採用抱軸懸掛式。垂直力傳遞系統由兩系懸掛裝置組成，其中第二系採用了橡膠金屬疊層彈簧，有較好的波動性能。牽引力傳遞系統則採用斜拉低位牽引杆，有較高的粘著性能。車體廣泛使用高強度低合金結構鋼。該機車牽引及制動功率大、起動平穩、加速快、工作可靠、司機室工作條件良好、汙染少、維修簡便。
韶山4型電力機車的佈置繼承了韶山系列電力機車的傳統特點，採用雙側縱向內走廊、斜對稱佈置;機車車體中部設變壓器室。每節機車司機室之後車頂裝一臺單臂受電弓、中部變壓器室車頂裝一臺主斷路器。機車並採用了一些新型技術和設備，如司機室採用雙針電錶、發光二極管故障顯示屏，主電路、輔助電路、控制電路分束隔開佈線。韶山4改型機車又進一步採用電氣線路預佈線和制動管路預佈置新工藝以提高組裝功效。
1987年初，鐵道部組織了對韶山4型電力機車的鑑定試驗，韶山4型0001號機車在北京鐵路局管內京包鐵路投入10萬公里運用考核，擔當大同至張家口的電氣化區段貨運任務；0002、0003號機車則進行了整機鑑定試驗及十大主要部件的型式試驗考核。1988年6月15日，韶山4型電力機車通過了國家級產品鑑定，鑑定會議認為，韶山4型機車性能指標達到了1980年代初期國際上直流相控電力機車先進水平。
完成技術鑑定後，韶山4型機車於1989年開始投入批量生產，並於同年獲國家科技進步一等獎。韶山4型採用經濟四段半控橋晶閘管相控平滑調壓，具有兩級電阻制動和恆速、恆勵磁控制，使用800千瓦直流牽引電動機、雙軸轉向架、水平牽引拉桿等技術。但由於從研製到大批量生產的過程時間較短，初期生產的機車存在較多質量問題。經過調整生產工藝後，自1990年代生產的韶山4型機車質量大為提高。
0001~0158號機車為1985年-1993年間株洲電力機車廠年早期型機車，後按照改進型機車標準進行改造
主要技術參數：
用途 幹線貨運
軸式 2(Bo-Bo)
網壓 25kV 50Hz
額定功率 6400kW
持續牽引力 436.5kN
最大牽引力 627.8kN
持續速度 51.5KM/H
最大速度 100KM/H
懸掛方式 半懸掛
制動方式 電阻制動，空氣制動
電制動功率 5570kW
機車總重 184t
軸荷重 23t
車鉤中心線距 32832mm
1992年11月21日，鄭州鐵路局西安鐵路分局寶雞機務段的韶山4型0016號機車，牽引3146次貨物列車運行至寶成鐵路白水江站正常進站停車，準備在會讓由韶山4型0045號機車牽引的3153次貨物列車通過後進行調車作業。在3153次列車未到達情況下，車站值班員向調度請求出站調車，隨後調度發出了調度命令，由值班員自擬命令內容，並將命令、通知書和作業計劃交給外勤轉交韶山4型0016號機車，又提醒"3153次過後幹活"，但外勤之後盲目顯示起動信號，機車起動後副司機提醒司機"(調車)信號紅燈" ，惟司機認為憑通知書可以越過紅燈並加速前進，當發現道岔位置錯誤時緊急停車，但停車不及與正在進站的3153次列車正面相撞，是為白水江站列車衝突重大事故。事故造成機車報廢1臺、小破1臺、車輛報廢4輛。由於韶山4型機車為雙機重聯機車，事故僅導致兩臺機車各一端嚴重損壞，而另一端的影響較小，事後兩臺機車未嚴重損壞的部分經修復後"二合為一"，保留韶山4型0045號的車號。
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