20世紀初，國外開始探索試製內燃機車。1924年，蘇聯製成（chéng）一台電力傳動內燃柴油機車，並交（jiāo）付鐵路使用。同年，德（dé）國用柴油機和空壓縮機配接，利（lì）用柴油機排（pái）氣餘熱加（jiā）熱（rè）壓縮空氣代替蒸汽，將蒸汽機（jī）車改裝成為空氣傳動（dòng）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，從事調車作業。30年代，內燃機車進入試（shì）用（yòng）階段，30年代後期，出現了一些由（yóu）功率為900～1 000 千瓦單節機車多節連掛的幹（gàn）線客運內燃機車。第二次世界大（dà）戰以後，因柴油機的性能和製造技術迅速提高（gāo），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（pèi）置直流電力傳動裝置和液力傳動裝置的內燃機車的（de）發展加快了（le），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（qì）研製成功，並應用於機車（chē）製進，出現（xiàn）了交—直流電力（lì）傳（chuán）動的2 940 千瓦內（nèi）燃機車。在70年代，單（dān）柴油機內燃機車功（gōng）率已達（dá）到4 410千瓦。隨著電子技術的發展，聯邦德國在（zài）1971年試製出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（tí）供了（le）新的途徑。內燃機車隨後的發展，表現為在提高機車的可靠性（xìng）、耐（nài）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（guó）從1958年開始製造內燃機（jī）車，先後有東風型等3 種型號機車最早投入批量（liàng）生產。1969年後相繼批量生產了東風（fēng）4等15種新機（jī）型，同首要代內燃機車相比（bǐ）較，在功率、結（jié）構、柴油機熱（rè）效率和傳動裝置效（xiào）率上，都有顯（xiǎn）著（zhe）提高；而且（qiě）還分別增設了電阻製動或液力製動和液力換向、機車各係統保護和故障診斷（duàn）顯（xiǎn）示、微機控製的功能；采用了承載式車體、靜液壓驅動等一係列新技（jì）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）燃機車的同時（shí），中國還先後從羅馬尼亞、法（fǎ）國（guó）、美國、德（dé）國等中國進口了（le）不同數量的內燃機車，隨著鐵路高（gāo）速化和重載化進程的加快（kuài），正在進一步研究（jiū）設（shè）計、開發與之相適（shì）應的內燃機（jī）車（chē）。