根据铁道部的要求，株洲电力机车有限公司在首批HXD1型电力机车基础上，研制了“深度国产化”的HXD1型电力机车，机车编号由1001起排序，机车采用南车株洲电力机车研究所、株洲南车时代电气自主开发的牵引逆变器和微机控制系统，替代了原来使用的西门子公司产品，有效降低了机车生产成本；司机室外观也有所改变。首台深度国产化机车（1001）于2012年3月在株洲下线，同年4月到达北京环形铁道试验基地进行各项试验，同年6月1日，机车完成环铁试验，顺利通过了特性试验、温升试验、自动过分相等试验项目[14]。2012年6月16日，HXD1型1001、1002号机车到达武汉铁路局江岸机务段，开始投入正线运行试验。2012年7月12日起，1001、1002号机车在京广线武汉北（武昌南）至株洲北间进行运用考核，担当行包列车的牵引任务。2012年12月底，南车资阳机车有限公司按照南车株机公司提供的图纸，试制了深度国产化HXD1型电力机车，机车编号由6001起排序，并赴北京环形铁道进行试验。自2013年1月18日起，深度国产化HXD1型电力机车在襄渝铁路上正式投入运用，担当襄阳北至达州间货物列车牵引任务，牵引定数为4500吨，首批50台机车（1001～1050）将陆续配属武汉铁路局襄阳机务段。

2019年9月28日，浩吉铁路通车，HXD1-1886担当首发列车的本务机。

此等机车采用全蓝色（车窗附近为白色）涂装，而非进口型HXD1机车的原有涂装，因此俗称“蓝精灵”。