柴油機車，又稱內燃機（jī）車，是指（zhǐ）以柴油發動機為動（dòng）力來源，並（bìng）通過傳動裝置（zhì）驅（qū）動車輪的（de）鐵路機（jī）車。內燃機穩定，不易出故障，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使用。這些機車的功率輸出和（hé）效率比蒸氣機車高，自（zì）20世紀中開始在大部（bù）份地方成為（wéi）主（zhǔ）要鐵路機車種類，柴油機車可以直接取代蒸汽機車，不像電力機車必須依賴其他（tā）的電力傳送設施，如架空線或第三軌。柴油機（jī）車可按用途分類（lèi）為貨運（yùn）機車、客運機車、調車（chē）機車、廠礦機車和內燃動車組（zǔ）。自1950年代起（qǐ），鐵路電氣化開（kāi）始普遍應（yīng）用，隨著技術進步，電力機車在牽引力、加速力、爬坡能力（lì）和高（gāo）速度（dù）上逐漸超越柴油機車，因此現時柴油機車（chē）多在（zài）些缺乏電（diàn）氣化的鐵路區段行走。

與蒸氣引擎不同，柴油機車的內燃（rán）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（kě）繼續運作。依照動力傳（chuán）動方式的不同，柴油機車又可分為（wéi）電力傳（chuán）動、液力傳動、和（hé）機械傳動三大類。在鐵路發展方向為重載和（hé）高速的時代，大部分的柴油機車都是采用電力傳動，這是因為液傳機（jī）車無法發展為單機（jī）大（dà）功率內燃機車（chē）。而在日本和歐洲，尤其是德國，以電力為主（zhǔ）要牽引（yǐn）動力，客車普遍使用高速列車（chē），內燃機車居於次要的位置，大多用於中速（sù）輕（qīng）載或（huò）調車作（zuò）業，對功率要求不高，而液傳機車正擁有中低速（sù）牽引力（lì）較大的特點，所以這（zhè）些柴油機車主要為液力傳動。

機械傳動柴油機車、像汽車（chē）的手動變速（sù）器様用變速箱和離合器。但機械結構的離合器（qì）難以承受高功率（lǜ），而且變速箱結構就必然十分複（fù）雜和龐大（dà），以增加排檔數提供相對平穩的（de）變速性能，所以機械傳動柴油機車功率通常很低，傳動效率低於液力傳動和電力傳動，所以機械傳動多用於輕型軌道車。