柴（chái）油機車，又稱內（nèi）燃機車，是指以（yǐ）柴油發動機為動力來源，並通過傳動裝（zhuāng）置驅動車輪的（de）鐵路機車（chē）。內燃機穩（wěn）定，不易出故障（zhàng），速度快，啟動快，拉力大，效率大，聲音霸氣。司（sī）機駕駛操作方便（biàn）.於20世紀（jì）中（zhōng）期開始各地鐵路（lù）廣泛使（shǐ）用。這些機車的功（gōng）率（lǜ）輸（shū）出和效率比蒸氣（qì）機車高，自20世（shì）紀中開始在大部（bù）份地方成為主要（yào）鐵路機車種類，柴油機車可以直接取代蒸汽（qì）機車，不像電力機車（chē）必（bì）須依賴其他的電力傳送設施，如架空（kōng）線或第三軌。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組。自1950年代起，鐵路（lù）電氣化開始普遍應用，隨著技術進步，電力機車在牽引力、加速力、爬坡能力和高（gāo）速度（dù）上逐漸超越柴油機車，因（yīn）此現時柴油機車多在些缺乏（fá）電氣（qì）化的鐵（tiě）路區段行走。

與蒸氣引（yǐn）擎不同，柴油機車的內燃機需經傳動方能把動力（lì）輸出到其車輪上（shàng），當機車停下時，其引擎可繼續運作。依照（zhào）動力（lì）傳動（dòng）方式的不同，柴油機（jī）車又可（kě）分為電力傳動、液力傳動、和機械傳動三大類。在鐵路發展方向為重載和高速的時代，大部分的柴油機車都是采用電力傳動，這是因（yīn）為液傳機車無法發展為單機大功率內燃機車。而在日本和歐洲，尤（yóu）其是德國，以電力為主（zhǔ）要牽引動力，客車普（pǔ）遍使用高速列車，內燃機車居於次要的位置，大多（duō）用於中（zhōng）速輕（qīng）載（zǎi）或調車作業，對功率（lǜ）要（yào）求（qiú）不高，而液傳機車正擁有中低速（sù）牽引力較大的特點，所以這些柴油機車主要為液力傳動。

機（jī）械傳動柴油機（jī）車、像汽車的手（shǒu）動（dòng）變速器様用變速箱和離合器。但機械結構（gòu）的（de）離合器難以承受高功率，而且（qiě）變速箱結構就（jiù）必然十分複雜和龐大，以增加排（pái）檔數提供相對平穩的變速性能，所以機械傳動柴油機車功率通常很低，傳動效率低於液力傳動（dòng）和電力（lì）傳動，所以機械傳動多用於輕型軌道車。