20世紀初（chū），國外開始探索試製內燃機車。1924年，蘇聯製成一台電力傳動內燃（rán）柴油機（jī）車，並（bìng）交付鐵路使用。同（tóng）年，德國用柴油機和空壓縮機配（pèi）接，利（lì）用（yòng）柴油機排氣餘熱（rè）加（jiā）熱壓縮空氣代替蒸汽，將蒸汽機車改裝成（chéng）為空氣傳動內燃機車。1925年，美（měi）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（rán）機（jī）車進入試用階段（duàn），30年代後期，出現（xiàn）了（le）一些由功率為900～1 000 千瓦單節機車多節連掛的幹線（xiàn）客運內（nèi）燃機車。第二次世界大戰以後，因柴油機的性能和製造技（jì）術迅速提高（gāo），內燃機車多數配裝了廢氣渦輪增壓（yā）係統，功率比戰前提高約50%，配（pèi）置（zhì）直流電力傳動裝置和液力傳動裝置的內燃機車（chē）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，大功率矽整流（liú）器（qì）研（yán）製成功，並應用於（yú）機車製進，出（chū）現了交—直流電力傳動的2 940 千瓦內燃機（jī）車。在70年代（dài），單柴油機內燃機車功率（lǜ）已達到4 410千（qiān）瓦。隨著電子技術的發展，聯邦德國在1971年試製出1 840 千（qiān）瓦的交（jiāo）一直一交電力傳動內燃機車，從而為內燃機車和電力機車的技術發展提（tí）供了新的途徑。內燃機車隨後（hòu）的發展，表（biǎo）現為在提高機車的可靠性、耐久性和經濟性，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（kāi）始製造內燃機車（chē），先後有東風型等3 種型號機（jī）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（xīn）機型，同（tóng）首要（yào）代內燃（rán）機車相比較，在功率、結（jié）構、柴油機熱效率和傳動裝置效率上，都有顯著提高；而且還（hái）分別增設（shè）了（le）電阻製動（dòng）或液力製（zhì）動（dòng）和液力換向、機車各係統保護和故障診斷顯示、微機控製的（de）功能；采用了承載式車體、靜液壓驅動等一係列新技術；機（jī）車可靠性和使用（yòng）壽命（mìng）方麵，性能（néng）有很大（dà）提高。東風11客運機車（chē）的速度達到了160 公裏/小時。在生產內燃機（jī）車（chē）的同時，中國還先後從羅馬尼亞、法國、美國、德國等中國進口了（le）不同數（shù）量的內燃機車，隨著鐵路高（gāo）速化和重載化進程的（de）加快，正在進一步研究設計、開發與之相適應的內燃機車。