20世紀初，國外開始探索試製（zhì）內燃機車（chē）。1924年，蘇聯製成一台電力傳（chuán）動內燃柴油機車，並交付鐵路使用。同（tóng）年（nián），德國用柴油機（jī）和空壓縮機配接，利用柴油機排氣餘熱加熱壓（yā）縮空氣代替蒸汽，將（jiāng）蒸汽機車改裝成為空氣傳動內燃機車（chē）。1925年，美國將一台220千（qiān）瓦電傳動（dòng）內燃機車投入運用，從事調車作業。30年（nián）代，內燃機車進（jìn）入試用階段，30年代後期，出現了一些（xiē）由（yóu）功率（lǜ）為900～1 000 千瓦單節機車多節連掛（guà）的幹線客運內（nèi）燃機車。第二次世界大戰以後，因柴油機的性（xìng）能和（hé）製造技術迅速（sù）提高，內燃（rán）機車多（duō）數配裝了廢氣渦輪增（zēng）壓係統，功率比（bǐ）戰前提高約50%，配置（zhì）直流電力傳動裝置和液力傳動裝置的內燃機車的發展加快了，到了20世紀50年代，內燃機車數量急驟增長。60年代期，大功（gōng）率矽整流器研製成（chéng）功，並應用於機車（chē）製進（jìn），出現（xiàn）了交（jiāo）—直流（liú）電力傳動的2 940 千瓦內燃機車（chē）。在70年代，單柴油機內燃機車功率已達到4 410千瓦。隨著電子技術的（de）發展，聯邦德（dé）國（guó）在1971年試製（zhì）出1 840 千瓦的交一直一交電力傳動內燃機車，從而為內（nèi）燃機車（chē）和電力（lì）機車的技術發展提供了新的途徑。內燃機車隨後的發展，表現為在（zài）提高機（jī）車的可靠性、耐久性和經濟性，以及防止（zhǐ）汙染、降低噪聲等（děng）方麵不斷取得新的進（jìn）展。

中國從1958年開始製造內燃（rán）機車，先後有東風型等3 種型號機車最早投入批量生產。1969年後相繼批量生產了東風4等15種新機型，同首（shǒu）要代內燃機車相比較，在功（gōng）率、結構、柴油機熱效率（lǜ）和傳（chuán）動裝置效率上，都有顯（xiǎn）著提高；而且還分別增設了電阻（zǔ）製動（dòng）或（huò）液力製動和液力換向、機車各係統保（bǎo）護和故障診斷顯示、微機（jī）控製的功能；采用了承載式車（chē）體、靜液壓驅動等一係列新技術；機車可靠性和使用壽命方麵，性能有很大提高。東（dōng）風（fēng）11客運（yùn）機車的速（sù）度達到了160 公裏/小（xiǎo）時。在生產內燃機車的同時，中國還先後從羅馬尼（ní）亞、法國、美國、德國等中國進口（kǒu）了不同數量的內燃機車，隨著（zhe）鐵路高速化和重載化進程的加快，正在進一（yī）步研究設計、開（kāi）發與之相適應（yīng）的內燃機車。