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（chē）輪的鐵路機車（chē）。內燃機穩定（dìng），不易出故障，速度快，啟動快，拉力大，效率大，聲音霸氣。司機駕駛操作方（fāng）便.於20世紀中期開始各地鐵路（lù）廣泛使用。這些機車的功率輸出和效率（lǜ）比蒸氣機（jī）車高，自20世紀（jì）中開始在大（dà）部份地方成為主要鐵路（lù）機車（chē）種類，柴油機車可以直接（jiē）取代蒸汽機車，不像電力機車必須依賴其他的電力傳送（sòng）設施，如架空線或第（dì）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（nián）代起，鐵路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（hé）高速度上逐漸超越柴油機（jī）車，因此（cǐ）現時柴油機車（chē）多在些缺乏電氣化的（de）鐵路區段行走。

與（yǔ）蒸（zhēng）氣引擎不同，柴油機（jī）車（chē）的內燃機需經傳動方能把動力輸（shū）出到其車輪上，當機車停下時，其引擎可（kě）繼續運作。依照動力傳動方式的不同，柴油機車又可分為電力傳（chuán）動、液力傳動、和機械傳動三大類。在鐵路（lù）發展方向為（wéi）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，尤其是德國，以電力為主要（yào）牽引動力，客車普遍使用高速（sù）列車，內燃機車居於（yú）次要的位置，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速（sù）牽引力較大的特點，所以這些柴油（yóu）機車主要為液力傳動。

機械傳動柴（chái）油機車、像汽車的手動變速器様用變（biàn）速箱和離合器。但（dàn）機械結構的離合器難以承受（shòu）高功率，而且變速箱結構就必然十分複雜和龐大，以增加排檔數提供相對平穩的變速（sù）性能，所以機械傳動柴油機車功率通常很低（dī），傳（chuán）動效率低於液力傳動和電力傳動，所（suǒ）以機械傳動多用於輕型軌道車。