以内燃机产生动力，通过传动装置驱动车轮的热力机车。由内燃机、传动装置、车体车架、走行部、制动装置、辅助装置等组成。热效率比蒸汽机车大三四倍，牵引力较大，适于缺水、干线运输繁忙地区和一般调车之用。有柴油机车和燃气轮机车，中国柴油机车使用最广，故内燃机车习指柴油机车。
