随着中国铁路运输的发展，货物列车的重量也不断提高，中华人民共和国铁道部于1995年12月发布了《铁路科技发展“九五”计画和2010年长期规划纲要》，要求在2000年前在京沪、京广、京哈、陇海等主要干线率先开行5000吨级重载货物列车，以提高货运列车牵引重量和速度；同时，随着铁路干线列车重量的提高，工矿企业向铁路干线接发的列车重量也将达到5000吨级。为满足重型调车机车的配套需求，资阳机车厂于1996年5月在东风4B型内燃机车的基础上，开始研发大功率交—直流电传动调车机车，在铁道部为机车定型前，新机车暂时由中国铁路机车车辆工业总公司定名为GKD4型。1997年8月，首台GKD4型内燃机车（0001）出厂，是当时国内功率最大的调车机车，由西南交通大学于成渝铁路、资阳机车厂厂线对机车进行了动力学性能测试，并于同年9月交付呼和浩特炼油厂投入运用。

东风12型0005号机车在深圳站

随后根据铁道部机务局的安排，将GKD4型机车正式定型为东风12型内燃机车，并要求资阳机车厂在1997年内另外生产三台东风12型机车以供试验。1997年12月，三台机车（0001～0003）分别配属广州铁路集团公司、北京铁路局和郑州铁路局，在株洲北站、丰台西站、郑州北站三大编组站担当调车作业任务，进行运用考核试验；其中配属广铁集团的0001号机车于1998年6月由株洲北站调往广州北站（今江村站）继续运用。完成运用考核以后，0002号机车于1999年4月在铁道部科学研究院环形铁道和北京铁路局管内京秦铁路进行了鉴定试验。1999年5月，东风12型机车通过了铁道部科技成果鉴定。

配属郑州机务段的东风12型0003号机车

截止2018年，南车资阳机车有限公司累计生产了308台东风12型机车（0001～0308）。在批量生产的过程中，资阳厂根据机车试製和用户意见，陆续对机车的部分结构进行了最佳化设计，例如司机室加装空调、行车安全装置。

东风12型机车是在东风4B型机车基础上研製的调车机车，柴油机、牵引电动机、传动装置等主要零部件与东风4B型或东风4C型内燃机车保持通用性的同时，提高调车作业的性能。机车採用罩式车体、外走廊式、主车架承载结构，单司机室内设通体推移侧窗，按对角线设有两个同等功能的操纵台，可满足双向运行操纵机车。传动方式为交—直流电传动，机车採用16V240ZJB型柴油机、TQFR-3000型同步主发电机、ZQDR-410型牵引电动机。

东风12型0049号机车

机车走行部是两台经改进的三轴转向架，具有良好的曲线通过性能，可以低速顺利通过100米的曲线半径；机车轴式Co-Co，轴重可根据用户要求转换为23吨或25吨，可适应各类编组站和不同工矿企业的线路条件。根据调车机车频繁调速、换向的特点，东风12型机车的柴油机採用无级调速，并採用微机控制装置，具有主发电机恆功励磁、自动监测保护、故障诊断显示等功能。机车标定功率1985千瓦，最大速度100公里/小时，恆功率速度範围为20.5～85公里/小时。

大功率是东风12型机车的最大优势，因此不但能完成编组站一般的调车、小运转作业，而且能承担一般的干线运输任务；即使有较大坡道也可以直接取送5000吨级重载货物列车，而无需整列解编后取送，大大提高了作业效率。在通常的调车作业运用情况下，东风12型机车在驼峰编组场上按平均坡道2.5‰计算，列车解编能力超过5200吨；进行5200吨列车的整列牵出作业时，在300米内能将列车加速到20公里/小时；在执行小运转作业时，东风12型机车在平直道上牵引4000吨货车最大速度可达75公里/小时，在4‰坡道上速度仍然可达35公里/小时。

东风12型机车的转向架

2008年9月29日清晨，D8次货物列车运行至阳涉铁路和顺县站至泊里站间K76+600M发生途停，司机请求救援后未设定防护。调度员未了解停车地点与防护情况，便命令东风12型0047号机车由和顺县站开58102次担当救援。当机车距离停留列车2公里时，未严格控制速度，也未使用列车无线通信设备与停留列车联繫，导致与D8次列车尾部相撞，幸无人员伤亡。

2016年4月5日下午17时25分，广西沿海铁路公司的东风8B型5914号机车，在钦防铁路防城港站北咽喉11号道岔处与东风12型0301号机车（防城港站调车机车）发生正面冲突，司机及机车保养员两人经抢救无效死亡。事故原因为机车在防城港机务折返段内进行空载试验时，未断开机控开关2K，未将故障开关任意两个置中立位，未断开励磁开关，造成机车提手柄后带载运行，机车从库内运行至防城港站内与调车机车相撞。