052D的基本船型与布局与052C相同，但其细部构型与装备有相当显著的变化。首先，原本的100mm舰炮被一座高度更高、隐身造型更完善的炮塔取代；根据炮身照片，这是中国参考现代级上AK-130 130mm 70倍径舰炮而发展的国产版本。此外，船楼两侧向内收缩的角度更大，舰桥正面因而变窄，两侧安装相控阵的斜面部位变大。052D改用新型号的相控阵，形状趋近为正方形，没有346型相控阵的弧形外罩，而且面积也更大；此种新相控阵在2012年6月首先在毕升号综合试验舰上曝光，由于取消了过去346型气冷系统的外罩，显示中国已经发展出配合主动相控阵系统的液冷系统（在天线内部实施冷却）；由于液冷系统的冷却能力较大，加上天线阵面加大，因此新相控阵的输出功率与持续运作性能应优于346型雷达。052D的后舰体轮廓与构型与052C基本相同，但尾部船楼结构有较为明显的变化，首先机库从左侧移到中间的位置，两侧增设与054A类似的封闭式小艇容舱；而用来承载517HA雷达八木天线的后桅杆也往前移，这是因为其后与机库之间的位置设置了一组垂直发射系统，因而将517HA雷达前移，远离导弹喷焰。

052D的国产130mm单管舰炮型号为H/PJ-38，由郑州机电工程研究所在2005年立项研制，仿自俄罗斯AK-130舰炮，生产工作由内蒙第二机械制造厂负责。原AK-130的130mm炮身采用双向供弹，而中国版则为了减轻重量与简化结构，改为单向供弹。为了节省重量，中国版130mm舰炮在不影响结构强度的前提下，大量使用铝合金组件。中国版130mm舰炮的全炮重量在50吨以上，具有隐身外型的炮塔采用玻璃纤维制造。原本AK-130单炮射速介于每分钟10~40发，中国版性能应该类似。中国版130mm舰炮能使用与AK-130相似的榴弹、防空高爆弹等。

052C改进型也以新型号的垂直发射系统取代原本海红旗-9防空导弹专用的转轮型垂直发射器，舰桥前方配置四组八连装垂直发射系统，而机库结构则装置另外四组八联装垂直发射系统，因此总共有64单元。与先前供海红旗-16舰载防空导弹使用的热射式垂直发射器相较，052D的新垂直发射管同为方格状，整体尺寸类似，但是取消了排焰道，将空间腾给导弹发射管（海红旗-9防空导弹为冷发射式，不需要排焰道），因此每个导弹发射槽的长、宽比原本增加。

052D的新型垂直发射装置是依照中国国防科学技术委员会在2006年12月15日颁布、2007年5月1日实施的国家军用标准GJB 5860-2006，即“水面舰艇导弹通用化垂直发射装置通用要求”设计的第一种通用、冷热共用舰载垂直发射器，能相容于冷发射的HHQ-9防空导弹以及其他冷/热射弹种。据说052D除了配备HHQ-9防空导弹之外，还配备新开发完成、垂直发射的鹰击-18超音速反舰导弹，目前细节不详，此外也不清楚是否正进一步将更多其他弹种整合入此型发射装置中（例如火箭助飞制导鱼雷、反舰巡航导弹乃至对地巡航导弹等）。

近迫防御方面，052D舰桥前方仍维持一座730型30mm近迫武器系统，但机库上方则改装一座中国在2010年代新推出的HQ-10短程防空导弹发射器，使用24联装构型。原本052C用来装置反舰导弹发射器的位置（机库结构之前），052D则用来装置四组八联装垂直发射器。