內(nèi)燃機車以內(nèi)燃機作為原動力，通過傳動裝置驅動車輪的機車。根據(jù)機車上內(nèi)燃機的種類，在我國鐵路上采用的內(nèi)燃機絕大多數(shù)是柴油機。燃油（柴油）在汽缸內(nèi)燃燒，將熱能轉換為由柴油曲軸輸出的機械能，但并不用來直接驅動動輪，而是通過傳動裝置轉換為適合機車牽引特性要求的機械能，再通過走行部驅動機車動輪在軌道上轉動。

柴油機車使用最為廣泛。在中國，內(nèi)燃機車這一概念習慣上指的是柴油機車。 內(nèi)燃機車中內(nèi)燃機和動輪之間加裝一臺與發(fā)動機同等重要并符合牽引特性的傳動裝置。傳動裝置有三種：機械傳動裝置、液力傳動裝置和電力傳動裝置。裝有電力傳動裝置的內(nèi)燃機車，稱為電力傳動內(nèi)燃機車，以此類推。