柴油機車，又稱內燃機車，是指以柴油發動機為動力來源，並通過傳動裝置驅動車輪的鐵路機（jī）車。內燃機穩定，不易出故障，速度快，啟動快，拉力大，效率大，聲音霸氣。司機駕駛（shǐ）操作（zuò）方（fāng）便.於20世紀中期開始各地鐵路廣泛使用。這些（xiē）機車的功率輸出和效率比蒸氣機車高，自20世紀中開始在大部份（fèn）地方成為（wéi）主要鐵路機車種類，柴油機（jī）車可以直接取代蒸汽機車，不像電力機車（chē）必（bì）須依賴其他（tā）的電力傳送設施（shī），如架空線或（huò）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（chē）組。自1950年代起，鐵（tiě）路電氣（qì）化開始普遍應用，隨著技術進（jìn）步，電力機（jī）車在牽引力、加速力、爬坡能力和（hé）高速度上逐漸超越柴油機車，因此現（xiàn）時柴油（yóu）機車多在些缺乏電氣化的鐵路區段行走。

與蒸氣（qì）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（shàng），當機車停下時，其引擎可繼續運作（zuò）。依照動力（lì）傳（chuán）動方式的不同，柴油機車又可分為電力（lì）傳動、液力（lì）傳動、和機械傳（chuán）動三大類。在鐵路發展方向為重（chóng）載和高速的時代，大部分的（de）柴油機車都（dōu）是采用電力傳動，這是因為液傳機車無法發展為單機大功率內燃機車。而在（zài）日本和歐洲，尤其是德國，以電力為主要牽引動力（lì），客車普遍使用高速（sù）列車，內燃機車居於次要的位置（zhì），大多（duō）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（dī）速牽引（yǐn）力（lì）較大的特點，所以這些柴油機車主要（yào）為液力傳動。

機械傳動柴油（yóu）機車、像汽（qì）車的手動變速器様用變速（sù）箱和離合器。但（dàn）機械結構的離合器難以承受高功（gōng）率，而且（qiě）變速箱結構（gòu）就（jiù）必（bì）然十分複雜和龐大，以（yǐ）增（zēng）加（jiā）排檔數提供相對平（píng）穩的變速性能，所以（yǐ）機械傳動（dòng）柴油機車功率通（tōng）常（cháng）很低，傳動效（xiào）率低於液力傳動和電力傳動，所以機械傳（chuán）動多用於輕型軌道車。