内燃机车以内燃机作为原动力。通过传动装置驱动车轮的机车。按用于机车的内燃机种类可分为柴油机车和燃气轮机车。在我国，内燃机车的概念习惯上是指柴油机车。
内燃机车的运用热效率达30%左右，较已淘汰的蒸汽机车高3倍，它用水量少，特别适合缺水地区使用。内燃机车功率大，维修保养量较小，城轨交通学校招生，适宜干线牵引，城轨交通学校，因此内燃机车的应用非常广泛。但其缺点是对大气和环境产生污染。
内燃机车有机械传动、液力传动、电力传动三种传动方式。现代机车多采用电力和液力传动。我国内燃机车目前以电力传动为主，代表车型是东风型电力传动内燃机车。
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