052D的基本艦型和布局與052C相同，但其詳細配置和裝備有較大變化。首先，原有的100mm艦炮換成了高度更高、隱身外形更完美的炮塔；從炮身照片來看，這是中國參照現代AK-130 130mm 70倍口徑艦炮研制的國產版本。
另外，艦體兩側向內收縮角度較大，使艦橋前方變窄，兩側安裝相控陣的斜面變大。052D換成新型相控陣，外形趨於方形，沒有346相控陣的弧形罩，面積更大。
這種新型相控陣於2012年6月在畢升綜合試驗艦上首次曝光。因為取消了之前346風冷系統的蓋子，說明中國已經發展出液冷系統(天線內部冷卻)來配合有源相控陣系統。新型相控陣的輸出功率和連續工作性能應該比346雷達更好，因為液冷系統的冷卻能力更大，天線陣列也更大。
052D的後船體輪廓和構型與052C基本相同，但後船樓結構有明顯變化。首先，機庫從左側移到中間位置，兩側增加了類似054A的封閉艇艙。用來承載517HA雷達八木天線的後桅桿也前移了，因為後桅桿和機庫之間設置了壹套垂直發射系統，所以517HA雷達前移了，遠離了導彈火焰。
052D國產130mm單管艦炮為H/PJ-38，由鄭州機電學院於2005年研制。仿制自俄羅斯AK-130艦炮，生產工作由內蒙古第二機械廠承擔。原AK-130的130mm炮身采用雙向供彈，而中國版為了減輕重量，簡化結構，改為單向供彈。
為了減輕重量，中國130mm艦炮在不影響其結構強度的情況下，大量使用鋁合金部件。中國130mm艦炮總重量超過50噸，具有隱身外觀的炮塔由玻璃纖維制成。本來AK-130的射速在每分鐘10~40發之間，中國版的性能應該差不多。中國版130mm艦炮可以使用類似AK-130的手榴彈和防空高爆彈。
改進後的052C還將原來專用於海紅旗-9防空導彈的輪式垂直發射裝置更換為新型垂直發射裝置。四組八聯裝垂直發射裝置布置在艦橋前方，而機庫結構則另外配備了四組八聯裝垂直發射裝置，因此總共有64個單元。
052D新型垂直發射管與之前用於海紅旗-16艦載防空導彈的熱垂直發射裝置相比，外形同樣為方形，整體尺寸相近。但取消了排氣導管，為導彈發射管騰出空間(海紅旗-9防空導彈是冷發射，不需要排氣導管)，所以增加了每個導彈發射槽的長度和寬度。
052D的新型垂直發射裝置符合中國國防科工委2006年2月15日頒布，2007年5月1日實施的國家軍用標準GJB 5860-2006。即《水面艦艇導彈通用垂直發射裝置通用要求》設計的第壹種通用型、冷熱艦載垂直發射裝置，可以兼容冷發射的HHQ-9防空導彈和其他冷/熱射彈。
據稱，除了HHQ-9防空導彈，052D還裝備了已研制並垂直發射的鷹擊-18超音速反艦導彈。具體細節不得而知，也不清楚是否有更多其他類型的導彈被進壹步集成到這種發射器中(如火箭輔助制導魚雷、反艦巡航導彈甚至地面巡航導彈)。
在近距防禦方面，052D艦橋前仍保持730式30mm近距武器系統，但在機庫上方改裝了壹臺中國2010新引進的HQ-10近程防空導彈發射裝置，采用24聯裝構型。原來052C用於安裝反艦導彈發射裝置的位置(機庫結構前)，052D用於安裝四組八聯裝垂直發射裝置。