为进一步挖掘052C型的作战潜力，在其舰体基础上改造提升的版本，被海军命名为052D型驱逐舰，平台性能变化并不多，吨位被放大了300余吨，满载排水量达到了6300吨。
052D型改进提升的重点在舰载垂直发射系统上，装备了我海军标准的大尺寸垂发，直径850mm，发射井深度有7m和9m两种型号，可供不同型深的舰艇选择，估计052D型驱逐舰选择了7m的型深，而055型驱逐舰则吨位大，选择了9m的垂直发射井。
此外，就是雷达系统进行了升级，由052C型的346型相控阵雷达，改成了346A型改进相控阵雷达，外观上最大的不同，就是有052C型的4面弧型面板，换成了052D型的4面平板面板，性能的提高是显而易见的，如同家用电视机弧形面板和平板的区别，肯定是后者比前者更先进。
346A型相控阵雷达的尺寸更大、发射功率更强、对目标的探测距离和探测精度，较052C型有一定程度的提高，包括抗干扰能力也有所强化，对多目标的拦截能力是052C型的两倍，拥有了更为强悍的抗饱和打击能力。
由052C型的48个非标准的垂发装置，只能发射单一的海红旗-9远程防空导弹，增加到了8座8单元64个巧克力形状的垂发装置，火力打击强度提高了百分之二十五，这种我海军具备热冷共架发射能力的垂发装置，可以兼容发射鹰击-18A反舰导弹、海红旗-9B远程防空导弹、鱼-8反潜导弹和长剑-20对陆攻击巡航导弹等，无论是攻击强度、作战灵活性和海战场上的生存能力，052D型都较052C型有了长足的进步。
052D型6000余吨的平台，具备了西方海军8000-9000吨级驱逐舰的作战能力，这在世界范围内也是绝无仅有的存在，尽管其作战能力非常强悍，但052D型舰的建造成本，较052C型提高了约10%左右，只相当于国外同类防空驱逐舰的一半，性价比可谓非常高。
这就使得052D型的建造数量远超052C型的6艘，目前，至少有25艘052D型包括改型的052DG型，或服役或海试或舾装或下水，由于海军对此型舰的使用非常满意，未来将不排除持续追加建造数量，毕竟满载排水量1.25万吨的055型驱逐舰建造成本过于高昂，装备数量不可能超过052D/052DG型驱逐舰。
被北约海军命名为“旅洋3”级的052D型驱逐舰，与“伯克”级驱逐舰区别不大，只是排水量比后者小了将近3000吨，尺寸也比后者小百分之二十，但却拥有先进的有源主动相控阵雷达和作战系统，可谓“袖珍平台”。
但052D这般“袖珍平台”，却发挥出了西方8000-9000吨级大舰的完整作战能力，从这一点上来看，052D型驱逐舰的设计研发制造是成功的，提高了我海军整体的作战能力。
目前，052D型驱逐舰的配置中，1-4号舰全都配给了南海舰队，从5号舰开始，则按照北海、东海、北海、东海、北海、北海、东海、东海舰队的顺序成军，凸现了我海军的战略优先方向已转向“第一岛链”南端，恰恰是域外势力正竭尽全力加以弥补的软劣。
尽管052D型驱逐舰不是我海军的目标舰，但此型舰在未来仍然具备改造提升的空间，调整垂直发射装置与直升机库之间的空间，可相应地增加2座8单元的垂发，这样全舰的导弹发射井，就可在原64个单元的基础上，增加到80个导弹发射井，大幅增加打击火力，改善装载不同的武器种类。