柴油機車，又稱內燃機車，是指以柴油發（fā）動機為動力來源，並通過傳動裝置驅（qū）動車輪的鐵路機車。內燃機穩定，不易出（chū）故障，速（sù）度快，啟動快，拉力大，效率大，聲音霸氣。司機（jī）駕駛操作方便.於20世紀中期開始各（gè）地鐵路廣泛使用。這些機車的功率輸出和效率比蒸氣機車高，自20世紀中（zhōng）開始在大部份地方成為主要鐵路機車種類，柴油機車可以直接取代蒸汽機車，不像（xiàng）電力機車必須（xū）依賴其他的電力傳送設施，如架空線或第三軌。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（jī）車和內燃動（dòng）車組。自1950年代起，鐵（tiě）路電氣化（huà）開始（shǐ）普遍應用，隨著技術（shù）進步，電（diàn）力機（jī）車在牽引力、加速力、爬坡能力和高速度上逐漸超越柴油機（jī）車，因（yīn）此現時柴油機（jī）車多在（zài）些缺乏電氣化的鐵路區段行（háng）走。

與蒸氣引擎不同，柴油機車的內燃機需經傳動方能把動力輸出到其車輪上，當機車停下時，其引擎可繼續運作。依照動力傳動方式的不同，柴油（yóu）機車又可（kě）分為電力傳動、液力傳動、和機械傳動三大類。在鐵路發（fā）展方向為（wéi）重載和高（gāo）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，以電力為主要牽引動力，客車普遍使用高速（sù）列車，內燃機車居於次要的位（wèi）置，大多用於中速輕載或調車作業，對功率要求不高，而液傳（chuán）機車正擁有中低速牽引（yǐn）力較大的特點，所以這些柴油機車主要為（wéi）液力傳動。

機械傳動柴油機車（chē）、像汽車的手動變速器様（yàng）用變速箱和離合器。但機械結構的離合器難（nán）以承受高功（gōng）率，而（ér）且變速箱結構就必然十分複雜和龐（páng）大，以增加排檔數（shù）提供相對平穩的變速性能，所以機械（xiè）傳（chuán）動柴油機車功率（lǜ）通常（cháng）很低，傳動效率低於液力傳動（dòng）和電力傳動，所以（yǐ）機械（xiè）傳動多用於輕型軌道（dào）車（chē）。