东风5D型内燃机车车体结构与东风10DD型机车大致相同。根据调车机车作业特点，采用单司机室、外走廊结构的车架承载罩式车体，机车中部两侧及两端设有露天走台与扶梯。机车车体从前到后依次为电气室、司机室、动力室、冷却室和辅助室。电气室内设有[[机车]]操纵用的各种电器设备；司机室内对角布置有两台相同的操纵台，以便司机选择任意一个方向操纵机车；动力室在机车中部，安装了一套内燃发电机组，在发电机方向在设有前转向架牵引电动机通风机、主硅整流柜和励磁硅整流柜等设备，在[[内燃机]]自由端方向并装有膨胀[[水箱]]、[[启动机]]油泵电机组、[[燃油泵]]电机组及各种管路。冷却室内设有V型结构的[[散热器]]和冷却[[风扇]]，下方设有后转向架牵引电机[[通风机]]、静液压[[变速箱]]等设备。辅助室内装有两台[[空气压缩机]]和总风缸。车底两台转向架之间设有[[燃油箱]]和蓄电池箱。