列车以CRH3型动车组和CJ1型动车组为技术基础，车体也与CJ1型动车组基本一致，设计为适应时速160~250 km/h的客运专线及城际铁路运营。车体采用全焊接铝结构，车体强度差异不大。与CJ1型动车组存在一些差别，如：根据“统型车”的设计要求，中间车的车体长度由原来的24 200 mm加长至27 600 mm，车体高度不变；车辆底架端部结构参照时速350 km/h 标准动车组的结构进行了适应性调整等。
CRH3A列车采用4动4拖（4M4T），8节为一列的编组，牵引总功率为5 120 kW，运营速度为250 km/h，可按160km/h，200km/h及250km/h三种速度等级运行；具有载客量大，快起快停的快速乘降等特点；列车的车门车窗采用了拓宽设计、全新设计的座椅和大空间过道等以配合列车的快速乘降的设计要求。内饰采用中国电力动车组统型内饰设计，摆脱了“面壁”（即靠车厢两侧的座位无车窗）情况，亦将车窗加大以获得更好的采光性能。一等座列车采用暖光照明，而二等座车厢为普通白光照明。在行李架下方标有座位标识；列车空调出风口采用气幕式出风系统且冷热通风口各自独立。
车辆设有蹲式与坐式洗手间各六个，均为集便式厕所。在第1号、4号和8号车厢设置有洗手台。在每节车厢两端均有大件行李置放处。另外在4号车厢有方便行动不便乘客的无障碍设施。
列车还采用了新的密封型开闭结构和密封型设备舱，具备了抗风沙、抗雨雪等恶劣天气的能力，能够适应高寒、沙漠等多种自然环境下运行。
此外该型动车组的结构较为特殊，列车两端的头车结构较为特殊，车体车身部分由CRH3型动车组平台衍生而来，车头的流线型造型设计由CRH5型动车组衍生而来。基于是由两款来自不同国家（CRH3为德国西门子技术，CRH5为法国阿尔斯通技术）、、不同的结构设计理念的“融合”，使得两者在结构上出现视觉造型上有种“四不像“的感觉。而涂装则是明显的“和谐号”（CRH3）与“复兴号”（CR400BF）的混合版本，这两组“融合”使得CRH3A动车组拥有了甚为显著的外观特征。
2017年12月6日，CRH3A动车组随着西成客运专线开通而正式运营。
另外，有指CRH3A动车组运营数月后由于机车功率不足（远低于350km/h等级动车组），相对CRH2A的提升不足以适应西成客运专线超出该车型设计标准的长大坡道，成都局集团的CRH3A陆续转配至集团所属其他线路，且西安局配属的CRH3A全部转配至成都局。
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