20世紀初，國外開始（shǐ）探索試製內燃（rán）機車。1924年，蘇聯製成一台電力傳動內燃柴油機車，並交付鐵（tiě）路使用。同年，德國用柴油機和空壓縮（suō）機配接，利用柴油機排氣餘熱加熱壓縮空氣代替蒸汽（qì），將蒸汽（qì）機（jī）車（chē）改裝（zhuāng）成為空氣傳動內燃機車。1925年，美國將一台220千瓦電傳（chuán）動內燃機車投入運用，從事調車（chē）作業。30年代，內燃機車進入試用階（jiē）段，30年代後期，出現了一些由功率（lǜ）為900～1 000 千瓦單節（jiē）機車（chē）多節連掛的幹線客運內燃機車。第二次世界大戰以後（hòu），因柴油機的性能和（hé）製造技術迅速提高，內（nèi）燃機車多數配裝了廢氣渦輪增（zēng）壓係統，功率比戰前提（tí）高約50%，配置直流電力傳動裝置和液力傳動裝置的內燃機車的發（fā）展加快（kuài）了，到（dào）了20世紀50年代，內燃機車數量急驟（zhòu）增長。60年代期，大功（gōng）率矽整流器研製成功，並應用於機車製進（jìn），出現了交—直流電力傳動的（de）2 940 千瓦內燃機車（chē）。在70年代，單柴油機內（nèi）燃機車功（gōng）率已達到4 410千瓦。隨著電子技術的發展，聯邦德國在1971年試製出1 840 千（qiān）瓦的交一直一交電力傳動內燃機車，從而為內燃機（jī）車和（hé）電力機車的技術發展提供了（le）新的途徑。內燃機車隨後的發展，表現為在提（tí）高機車的可靠性、耐久性和經濟性，以及防止汙染（rǎn）、降低（dī）噪（zào）聲等方麵不斷取得新的進展。

中國從1958年開始製造內燃機車，先後有東風型等3 種型號機車最早（zǎo）投入批（pī）量生產。1969年後相繼批量生產了東風4等15種新機型，同首要代內燃機車相比較，在功率、結構、柴油機熱效率和傳動裝置效率（lǜ）上，都有顯（xiǎn）著提（tí）高；而且還分別增設了（le）電（diàn）阻製（zhì）動或液（yè）力製動和液力換向、機車各（gè）係統（tǒng）保護和故障診斷顯（xiǎn）示、微機控（kòng）製的功能；采（cǎi）用（yòng）了承載式車體、靜液壓驅動等一係列新技術；機車（chē）可靠性和使用壽命方麵，性能有很大提高（gāo）。東風11客運機車的速度達到了160 公裏/小時。在生產內燃機車的（de）同時，中國還（hái）先後從羅馬尼亞、法國、美（měi）國、德國等中國進口了不同數量的（de）內燃機車，隨著鐵路高速化和重載化進程的加快，正在進一步研究設計、開發（fā）與之相適應的內燃機車。