內燃機車以內燃機作為原動力，通過（guò）傳動裝置驅動車輪的機車。根據機車上（shàng）內燃機的種類，在我國（guó）鐵路上采用的內燃機絕大多數是柴油機。燃油（柴油）在汽缸內燃燒，將熱能（néng）轉換為由柴（chái）油曲軸輸出的機（jī）械能，但並不用來直接（jiē）驅動動輪（lún），而是通過傳動裝置轉換為適合機車牽引特性要求的機械能，再通過走行部驅動機車動輪在軌道上轉動。

柴（chái）油機車使用最為廣泛。在中國，內燃機車這一概念習慣上指的是柴油機車。 內燃機車中內燃機（jī）和動輪之間（jiān）加裝一台與發動機同等重要並符合牽引特性的傳動（dòng）裝置。傳動裝置有三種：機械傳動裝置、液力傳（chuán）動裝置和電力傳動裝置。裝有電力傳動裝置的內燃機車，稱為電（diàn）力傳動內燃機車，以此類推。