CRH380AL二阶段进行了统型化改进，统一了操作界面，优化了乘客体验。二阶段CRH380AL采用新的坐席配置，将商务座设置于1车和16车，4车也由一等座车改为二等座车等，商务座定员26人、一等座定员112人，二等座定员923人，全列定员1061人。2009年09月28日订单中的后70组为CRH380AL（二阶段），后期根据统一部署，列车编号调整为2571-2640。

智能列车

同时CRH380AL二阶段最后一组列车（CRH380A-6140L，调整后的编号为2640）还承担了智能高速列车试验车的作用。首次提出智能列车的概念，以高速列车为核心，以全息化列车状态感知和数字化运行环境为基础，以信息化智能处理与交互为支撑，具有自检测、自诊断、自决策能力的智能化高速列车系统，并能提供数据通信、资讯服务、电子票务等个性化服务，实现高速列车安全可靠运行和全生命周期能力保持和优化，以实现形成智能列车产业化能力并形成相关设计、制造标准以及行业技术及标准体系，研制满足分层感知的智能传感器和电子标签并形成相关设计与检测系列标准与实验规范，进而实现运用检修效率提高25%，定期检修检修效率提高20%以上。系统主要由车载智能感知网络、车载数据处理中心、车载旅客服务系统以及车载无线通信系统构成。其中车载智能感知网络在每个车厢设置一个网络单元，构成环形千兆以太网作为传输网络，将性能参数、动态数据等车载数据传输到车载数据处理中心，与列车既有的WTD、TBDR、AAD等设备接口采集列车监控数据，并通过加装的传感器、采集终端、摄像机等补充采集安全、故障、检修灯必要信息，实现数据动态感知。车载多模无线通信实现车-地的实时传输列车运行状态和诊断数据，车载数据处理中心通过对采集到的数据进行处理，实现在途预警并向上传输，以实现基本信息和运行数据显示和监控、在途预警报警、故障记录等功能。除了面向列车运维，整个系统还可以实现旅客服务信息的发送并提供更丰富的旅客导向服务和互联网服务。不过遗憾的是，关于CRH2系列的落后列车网络仍没有做出较大的革新。

青岛四方共设计了20种列车新头型方案，经过进行了气动阻力、气动升力、侧向力、隧道效应等大量的空气动力学的仿真计算，并通过三维流场数值仿真分析和多目标优化，进行了17项、75次仿真计算，确定了5种备选头型。继而又对备选方案制作1：8模型，分别进行了19个角度、8种风速的风洞气动力学实验和3种风速、4种编组的风洞噪声试验，对择优选出的方案进行了样车试制，完成了22项试验验证，经大量的比对、计算、试验之后，最终确定了新一代高速列车的头型方案，使用DSA350型高速受电弓，受电弓两侧加装了挡板，采用低阻力流线头型，实际运行时新头型的阻力系数小于0.13，尾车升力系数小于0.08，而低阻力新头型的使用亦减少超过5%的气动噪音，同时列车采用各种新型噪音吸收和阻隔技术材料，在时速350 km/h的情况下车厢内噪声保持67至69分贝，与CRH2A型动车组以250 km/h运行时的情况相若。振动模态系统匹配，优化了转向架设计参数并改善车厢内部结构，以配合动车组车体的自然震动频率，有效抑制列车在高速运行时的车体结构性共振，同时提高了乘坐舒适度。由于列车运行时速提高到380 km/h，为满足两列动车同时双向通过隧道的气密需要，CRH380A进一步提升了气密性，车厢采用差压控制模式的全密封加压，车厢内压力从4000帕下降到1000帕实际大于180秒，气压变化值小于200帕/秒。

CRH380A系列共有4种牵引变流器，分别为时代TGA10A/TGA10E以及永电捷通CII-HHR1420C/CII-HHR1420F，TGA10A/TGA10E功率模块为IPM，散热结构为热管结构，CII-HHR1420C/CII-HHR1420F功率模块为IGBT，散热器为住友沸腾式结构。额定输入电流AC 1658V，额定电流1006A，额定输出电流520A，牵引变压器为TBQ34-3855/25A或ATM9D。

YJ92B/YQ-365牵引电机定子为叠片式无机壳焊接结构，这种结构能有效地利用动车运行时的空气流动，对减轻电机质量和改善电机散热条件有比较突出的优势，具有体积小、重量轻和散热冷却效果好等特点。不足之处是在电机整个寿命周期内，部件损伤后的更换检修成本较高。为降低牵引系统转差控制精度的难度，对YJ92B/YQ-365牵引电机便于进行系统控制及减小轮对之间的负荷分配不均匀，而沿袭了较大转差率的设计理念，导条材质采用了高电阻率的铜合金和铝材。

由于列车牵引动力、结构质量、减噪水平的提高，车辆重量相应增加，但轴重仍维持在15吨的水平。当CRH380A动车组维持380 km/h的旅行速度时，平均每位旅客的每百千米能量消耗小于5.2千瓦小时；高效率再生制动，再生能量回馈电网效率达到90%。

CRH380A系列动车组使用SWMB-400/SWTB-400型无摇枕转向架，由CRH2C二阶段使用的SWMB-350/SWTB-350改良而来，两者相比，新的转向架增加了抗侧滚扭杆，带两组抗蛇行减震器，加强了二系悬挂空气弹簧柔度，提高了转向架的稳定性和减震效果，满足转向架临界失稳速度达550 km/h的指标要求，中国与欧盟的列车脱轨系数安全标准是小于或等于0.8，实验结果表示，当CRH380A动车组运行速度为386.3 km/h，其最大脱轨系数为0.34，而CRH2A型动车组以250 km/h运行时最大脱轨系数为0.72。空气弹簧跨距均为2460mm，空气弹簧有效直径520 mm，轴箱和转臂一体加工成型，转向架增加了抗侧滚扭杆,端部车的二系悬挂采用半主动横向减振器。二系悬挂由空气弹簧、两个横向减振器、抗侧滚扭杆、每侧两个抗蛇行减振器、横向止挡和中央牵引杆构成，没有设置纵向减振器，由于空气弹簧采用带固定节流装置的结构，能够实现纵向减震器的功能，抗侧滚扭杆与SWMB/TB-350的布局类似，牵引电机采用刚性架悬。转向架的结构和焊接工艺容易造成焊接位置应力过于集中，导致坑疲劳性能弱。动车转向架质量7.328 t，拖车转向架质量6.52（中部不带清扫装置）/6.57 t（端部带清扫装置），使用Lma踏面，采用小刚度的轴箱定位，以及小节点刚度、阻尼大的抗蛇行减振器，其中一系横向定位刚度为5.5 kN/mm，纵向为13 kN/mm，抗蛇行减振器的节点刚度为8.85 kN/mm，实现550 km/h的转向架临界失稳速度，但会使踏面磨耗范围较小但深度较大，对轮对的寿命有一定的负面影响。