20世紀初，國外開（kāi）始（shǐ）探索試製內燃（rán）機（jī）車。1924年，蘇聯製成一台電力傳動內（nèi）燃柴油機車（chē），並交付鐵路使用。同年，德國用柴油機和空壓（yā）縮機配接，利用柴油機（jī）排氣餘熱加熱壓縮空氣代替蒸汽，將蒸汽機車（chē）改裝成（chéng）為空氣傳動內燃機車。1925年，美國將一台220千瓦電傳動內燃機車投入運用，從事調車作業。30年代，內燃機車進入試用階段，30年代後期，出現了一（yī）些由功率為900～1 000 千（qiān）瓦單節機車多節連掛的幹線客（kè）運內燃機車。第二次世界大戰以後，因柴油（yóu）機的性能和製造技術迅速提高（gāo），內燃機車多數（shù）配裝了（le）廢氣渦輪增壓係（xì）統，功率比戰前提高約50%，配置直流電力傳動裝（zhuāng）置和液力傳動裝置的內燃機車的發展（zhǎn）加快了，到了（le）20世紀50年代，內燃（rán）機車數量急驟增長。60年代期，大功率矽整流器研製成功，並（bìng）應用於機（jī）車製進（jìn），出現（xiàn）了交—直流電力傳動的2 940 千瓦內燃機車。在70年代，單柴油（yóu）機內燃機車功率已達到4 410千瓦。隨著電子技術（shù）的發展，聯邦德國在1971年試製出1 840 千瓦的交一直一交電力傳動內（nèi）燃（rán）機車，從而為內（nèi）燃機（jī）車和（hé）電力機車的技術發展提供了新的途徑。內燃機車隨（suí）後的發展，表現為在提高機車（chē）的可靠性、耐（nài）久性和經濟性，以及防止汙染、降低噪聲等方麵不斷取得新的進展。

中國從1958年開始（shǐ）製造內燃機車，先後有東風型等（děng）3 種型號機車最早投（tóu）入批（pī）量（liàng）生產。1969年後相繼批量生產了東風4等15種新機型，同（tóng）首要代內燃機車相比較，在功率、結（jié）構、柴油機熱效率和（hé）傳動裝置效率上，都有顯著提高；而且還分別增設了電阻製動或液力製動和液力換（huàn）向、機（jī）車各係（xì）統保護和故障診斷（duàn）顯示、微機控製的功能；采用了承載式車體、靜液壓驅動等一係列新技術；機車（chē）可靠性和（hé）使用壽命方麵（miàn），性能有很大提（tí）高。東風11客運機車的（de）速度達到了160 公裏/小（xiǎo）時。在生產內燃機車的同時，中（zhōng）國還先後從羅馬尼亞、法國、美（měi）國、德國等中國進口了不同（tóng）數量的內燃機車，隨著鐵路高（gāo）速化和重（chóng）載化進程的加快，正在進一步研究設（shè）計、開發與（yǔ）之相適應的內（nèi）燃機車。