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（qū）動車輪的鐵路機車。內燃機穩定，不易出故（gù）障（zhàng），速度快，啟動快，拉力大，效率大（dà），聲音霸氣。司機駕駛操作方便.於20世紀中期開始各地鐵路廣泛（fàn）使用（yòng）。這些機車的功率輸出和效（xiào）率比蒸氣機（jī）車高，自20世紀（jì）中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，不像電（diàn）力機車必（bì）須依（yī）賴其他（tā）的電（diàn）力傳送設（shè）施，如架空線或第三軌。柴油機車可（kě）按用途分類為（wéi）貨運機車、客（kè）運機車、調車機車、廠礦機車和內燃動車組。自1950年代起，鐵路電（diàn）氣化開始普（pǔ）遍應用（yòng），隨著技術（shù）進（jìn）步，電力機車在牽引力、加速力、爬坡能力和高速度上逐漸超越柴油機車，因此現時（shí）柴油機車多在些缺乏電氣化的鐵路區（qū）段行走（zǒu）。

與蒸氣引擎不同，柴油機車的內（nèi）燃機需經傳動方能把動力輸出到其車輪上，當機車停（tíng）下時，其引擎（qíng）可繼續運作。依照動（dòng）力傳動方式的不同（tóng），柴油機車又可分為電力傳動、液（yè）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（de）柴油機車都是采用電力（lì）傳動，這是因為液傳機車無法發展為單機大功率內（nèi）燃機車。而在日本和歐洲，尤（yóu）其是德國，以電力為主要牽引動（dòng）力，客車普遍使（shǐ）用高速列車，內燃機（jī）車居於次要的位置，大多用於中速輕載（zǎi）或調車作（zuò）業，對功率要求不（bú）高，而液傳機車正擁有中低速牽引力較大的特點，所以這些（xiē）柴油機車主要為液力傳動。

機械傳動柴油機車（chē）、像汽車的（de）手（shǒu）動變（biàn）速（sù）器様用（yòng）變速箱和離合器。但機械結構的離合器難以承受高功率，而且變速箱結構就必然十分複（fù）雜和龐大，以（yǐ）增加排檔數提供相（xiàng）對（duì）平穩的變速性（xìng）能，所以機械傳動柴油機車功率通常很（hěn）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（duō）用於輕型軌道車。