20世紀初，國外開始（shǐ）探索試製（zhì）內燃機車。1924年，蘇聯（lián）製成一台電力傳動內（nèi）燃柴油機車，並交付鐵路使用。同年，德國用柴油機和空壓縮機配接，利用柴油機排（pái）氣餘（yú）熱加熱壓縮空氣代替蒸（zhēng）汽，將（jiāng）蒸汽機車（chē）改裝成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（yòng），從事調車作業。30年代，內燃機車進入試用階段（duàn），30年代後期，出現了一些由功（gōng）率為900～1 000 千瓦單節機車多節連掛的幹線客運內燃機車。第二次世界大戰（zhàn）以後，因柴油機的性（xìng）能和製造技術（shù）迅速提高，內燃機車多數配裝了廢氣渦輪增壓係統，功率比戰前提高約50%，配置直流電力傳動（dòng）裝置和液力傳動裝置的內燃（rán）機車的發展加（jiā）快了，到了20世紀50年代，內燃機車數量急驟增長。60年代期，大功率矽整流器研製成功，並應用（yòng）於機車製進，出現了交—直流電力傳動的2 940 千瓦內燃機車。在70年代，單柴（chái）油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（shì）製（zhì）出1 840 千瓦的交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供了新（xīn）的途徑。內燃機車隨後的發展，表現為在提（tí）高（gāo）機車的可靠性、耐（nài）久性和經濟性，以及防（fáng）止汙染、降低噪聲等方麵不斷取得新的進展。

中國從（cóng）1958年開始製（zhì）造內燃機車，先後有東風型等3 種型號機車（chē）最早投入批量生產。1969年後相繼（jì）批量生產了東風4等15種新機（jī）型，同首要（yào）代內（nèi）燃機車相比較，在（zài）功率、結構、柴（chái）油機熱效率和傳動裝置效率（lǜ）上，都有顯著（zhe）提高；而且還分別增設了電阻製動或液（yè）力製動和液（yè）力換向、機車各（gè）係統保護和故障診斷顯示、微機控製的功能；采用（yòng）了承載式車體（tǐ）、靜液壓驅動等一係列新技術；機車可靠性和使用壽命方麵，性能有很大提高。東風11客運機車的速度達到了160 公裏/小時。在生產內（nèi）燃機車（chē）的同時，中國（guó）還先後從羅（luó）馬尼亞、法國、美（měi）國、德國等中國進口（kǒu）了不同數（shù）量的內燃機車，隨著鐵路（lù）高速化和重載化進程的加快，正在進一步研究設計、開發與之相適應的內燃機車。