东风11G型机车采用双机重联组合式架构，由两台结构相同的单节机车通过车钩、折棚式密封风挡重联组成一组。机车装用16V280ZJA型柴油机，最大运用功率2×3610千瓦，关键部件如增压器、喷油泵、喷油器、高压油管等采用进口产品，其中涡轮增压器为瑞士ABB公司的产品。机车采用交—直流电传动，装用与东风8B型机车相同、由永济电机制造的JF204D型三相交流同步发电机，同时采用了新研制的ZD106E型四极串励直流牵引电动机，新电机是在东风11型机车采用的ZD106型牵引电动机基础上进行减重设计，其尺寸和接口保持相同 。机车走行部与东风11型机车相同，为轮对空心轴架悬式准高速转向架，轴式为2×（Co-Co），轴重23吨，机车总重2×138吨。机车标称功率为2×3,040千瓦，最高运行速度为170公里/小时。在牵引20节客车、运行速度为160公里/小时的情况下，仍有0.0245m/s2的剩余加速度，保证机车在牵引18～20节客车在3‰坡道上的速度仍然可保持160公里/小时。为了适应特长交路的特点，机车采用了与车体结合成一体的大容量承载式燃油箱，每节机车最大载油7500升，承载式结构既增加了容量和车体刚度，而且减轻了机车重量。
每节机车设单司机室，机车套用了东风11AJ型机车的头型设计方案，采用流线型司机室结构，提高了机车整体外观效果，同时也减少机车运行阻力。根据单司机操纵的要求，对操纵台、电气控制系统等进行改进设计，将有关控制开关改为显示屏上的软开关或集中到操纵台上，司机可直接在显示屏上进行切换操作，达到了单司机操纵两节重联机车的目的。东风11G型机车也是中国国产柴油机车中首次实现全微机化控制的车型，机车的控制处理环节全部由微机实现，减少了中间继电器，具有完全的机车逻辑控制、网络重联控制、机车故障诊断功能和远程监控诊断功能，并采用“LonWorks”网络控制技术；为提高控制系统的可靠性，机车设有另一套相同的微机系统作为备份。 东风11G型机车具有机车向客车供电的功能，每节机车装一台辅助发电机组，其中柴油机采用德国MTU或美国康明斯的产品，发电机采用法国利莱森玛（Leroy-Somer）产品 。单节机车向客车的最大供电功率为400千瓦，双机组最大供电功率为800千瓦，两节机车可分两路独立供电，正常情况时其中一半客车由一路供电，另一半客车用另一路供电；当其中一台辅助发电机组故障时，可以将用电负载转换到正常机组上，但客车或需要减少用电负载。机车可以提供两类不同的供电制式，分别为AC380V和DC600V。早期为AC380V交流电，供电插座为灰色，可为BSP生产的25T型客车供电。至2004年2月，戚墅堰厂完成了DC600V直流供电制式的改进设计，供电插座为红色，并在机车电气室内加装硅整流柜，满足新型直供电客车的供电需求。 供电制式AC380V交流电DC600V直流电车号0001～0040
0043～0046
0049～0052
0057～0066 0041～0042
0047～0048
0053～0056
0101～0110 0111～0218辅助柴油机MTU-12V183TB12G康明斯QSX150-G7辅助发电机利莱森玛 LSA47.1L11-4P 为了提高机车可靠性、满足单司机长交路的需要，东风11G型机车除了一般的重联控制外，也新增了燃油重联功能和DC110V电力重联功能。这两项功能可以确保当其中一节机车故障而采用单机牵引时燃油重联能够将故障机车的燃油通过燃油重联管路补充到牵引机车，满足燃油需求，这项功能由故障端的主燃油泵驱动，燃油重联管接口位于机车上部；而DC110V重联技术可确保故障机车的微机系统、空压机、燃油泵等110V用电系统维持正常工作，这项功能由两节机车之间的110V重联线提供。
