Die Diesellok hat zwei zweiachsige Drehgestelle, die über einen Drehzapfen angelenkt sind. Der Hauptrahmen stützt sich über Schraubenfedern mit Gleitplatten ab. Die Lok besitzt einen Mittelführerstand. Im vorderen Vorbau ist der Dieselmotor und die Kühlanlage untergebracht, im hinteren Vorbau der Heizkessel, die Luftbehälter und Batterien.

Unter dem Führerstand im Rahmen liegt das Wandler-Strömungsgetriebe. Das Getriebe hat einen Anfahr- und zwei Marschwandler sowie eine Wendeschaltung. Die Drehgestelle werden durch zwei Gelenkwellen mit der Kraft versorgt. Auf den Achsen sitzen die Achsgetriebe. Links und rechts vom Getriebe sind die Kraftstofftanks angebracht.

Die Lok verfügt über eine konventionelle Steuerung und ist doppeltraktionsfähig. Lange wurde mit einer Stufendrehzahlsteuerung gearbeitet. Später wurde auf eine Auf-Absteuerung mit stufenloser Drehzahlregelung des Dieselmotors umgestellt. Die Lok hatte sehr wohl eine Wendezusteuerung, allerdings in Verbindung mit der Doppeltraktionssteuerung. Ein Wahlschalter auf dem Führerstand diente zum Umschalten zwischen gesteuerter und steuernder Lok. Die Lok hatte eine Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h.

Zur Beheizung der Züge wurde ein Niederdruckheizkessel vorgesehen. Die Speisewasseraufbereitung erfolgt an Bord durch einen Ionenaustauscher. Der Heizkessel wurde ursprünglich von einer Relaislogik gesteuert. Im Zuge der Modernisierung wurde in den 1970er Jahren eine Translogsteuerung entwickelt (Transistor-Dioden Logik).

Alle Fahrzeuge wurden schrittweise umgerüstet. Allerdings überholte sich die Technik recht schnell und bereits Ende der 1980er Jahren waren praktisch keine neuen Bausteine mehr zu erhalten. Schließlich war man gezwungen, wieder eine Ablösung zu entwickeln. Um nicht wieder der schnellen Technologiefolge zum Opfer zu fallen (TTL- und KME3-Schaltkreise waren schon wieder veraltet), wurde eine neue Relogsteuerung konzipiert und als Ablösevariante gebaut.

Nach Zusammenschluss der Deutschen Bahnen und Rekonstruktion vieler Strecken traten ungewöhnliche Schlingerprobleme auf, die auf Hohllauf des Radprofils zurückzuführen waren. Auf den moderneren glatter liegenden Gleisen schaukelte sich die Lok auf. Das EBA setzt schließlich die Höchstgeschwindigkeit auf 80 km/h herunter. Da alle Personenzüge planmäßig mit mindestens 100 km/h unterwegs waren, wurde die BR 204, die stärkste Unterbauart, für den Personenverkehr unbrauchbar und wurde schließlich als Splitterbaureihe ausgemustert.

Das erste Baumuster erhielt noch einen Motor mit nur 660 kW (900 PS). Das Johannistaler Motorenwerk (VEB Kühlautomat Berlin-Johannisthal) konnte die Leistung bis zum Beginn der Serienfertigung noch auf die geforderten 736 kW (1.000 PS) steigern. Anfänglich besaßen die Fahrzeuge noch einen Langsamfahrgang der nur im Rangierdienst benutzt wurde. Da man diese Baureihe bis auf die Unterbauarten 108 und 111 aber nicht im Rangierdienst einsetzte, verzichtete man später auf diesen Getriebeteil.

Viele der bei der DB ausgemusterten Loks wurden vom Werk Stendal (heute ALSTOM) übernommen. Die Fahrzeuge werden dort nach Kundenwunsch aufgearbeitet und in verschiedenen Varianten mit dem Originalmotor oder alternativen Motoren und Steuerungen angeboten. Optional wird auch der Umbau auf eine Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h angeboten, diese werden von einigen EVU als Baureihe 203 bezeichnet.

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