柴油機車，又稱內燃機（jī）車，是指以柴油發動機（jī）為動力來源，並通過傳動裝置驅動車輪的（de）鐵路機車。內燃機穩定，不（bú）易出故障，速度快，啟動快（kuài），拉（lā）力大，效率大，聲音（yīn）霸氣。司機（jī）駕駛（shǐ）操作方便（biàn）.於20世紀中期（qī）開始（shǐ）各地鐵（tiě）路廣泛（fàn）使用。這些機車的功率輸出和效率比蒸氣機車（chē）高，自（zì）20世紀中開始在大部份地方成為主要鐵路（lù）機車種類，柴油機車可以直接取代蒸汽機（jī）車，不像電力機車必須依賴其他的電力傳送設施，如架空線或第三軌。柴油機車可按用途分類為貨運機車、客運機車、調車機車、廠礦機車和內燃動車組。自1950年代起，鐵路電氣化開始普遍應用，隨著技術進步，電力機車在牽引力、加速力（lì）、爬坡能力和高（gāo）速（sù）度上逐漸超越柴油機車，因此現時柴油機（jī）車多在些缺乏電氣化的鐵路（lù）區段行走。

與蒸氣引擎不同，柴油機車的內燃機需經傳動方能把動力輸出到其車輪上，當機（jī）車（chē）停下時，其引擎可繼續運作。依照動（dòng）力傳（chuán）動方式（shì）的不（bú）同，柴油機車又可分為電力（lì）傳動（dòng）、液（yè）力傳動、和機械傳動三大類。在鐵路發展方向為重載和高速的（de）時代，大部分的柴油機車都是采用電力傳動，這（zhè）是因為液傳機車（chē）無法發展為單機大功率內（nèi）燃機車。而在日本和歐洲，尤其是德國，以電力為主要牽（qiān）引動力，客車普遍使用高（gāo）速列車（chē），內燃機車居於次要的（de）位置，大多用於中速輕載或調車作業，對功率要求不高，而液傳機車正擁有中低速（sù）牽引力較大的特（tè）點，所以這些柴油機車（chē）主要為液力傳動。

機械傳動柴油機車、像汽車的（de）手動變速器様用變速箱和離合器。但機械結構的離合器（qì）難以承受（shòu）高（gāo）功率，而且變速（sù）箱結構就必然十分複雜和龐大，以增加排檔數提供相（xiàng）對平穩的變速性能，所以機械傳動柴油機車功率通常很（hěn）低，傳動效率低於液力傳動和電力傳動，所以機械傳（chuán）動多（duō）用於輕（qīng）型軌道車。