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。

以柴油为燃料，采用压缩点火方式的内燃机。1897年由德国工程师、发明家狄塞尔首先研制成功。进入气缸的空气，被活塞压缩到柴油的自燃温度以上，借高压油泵和喷油嘴将燃油喷成雾状射入缸内，与灼热空气相遇，即自行着火燃烧。与汽油机相比，使用寿命长、热效率高、油耗率低，但较笨重、噪音大、成本高。多用于船舶、内燃机车、载重汽车、拖拉机、建筑施工机械及小型电站等方面。

以热力发动机为原动机的机车。携带燃料和水，能独立行驶在轨道上。重量和外形尺寸受轴重和铁路限界约束，不能过重过大。有蒸汽机车和内燃机车等。

用来牵引车厢在铁路上行驶的动力车。有蒸汽机车、电力机车、内燃机车等。通称火车头。

1.内燃机车﹑钻机等的把状制动装置。

以燃气轮机产生动力的内燃机车。可燃用低质柴油，但负荷不足时热效率很低，且需采用昂贵的耐高温材料，故发展落后于柴油机车。