柴油机车使用为广泛。在中国，内燃机车这一概念习惯上指的是柴油机车。 内燃机车中内燃机和动轮之间加装一台与发动机同等重要并符合牵引特性的传动装置。内燃机车的常用的传动方式有机械传动、液力传动和电力传动。液力传动箱、车轴齿轮箱、万向轴等组成，电力传动机车的应用为广泛。内燃机车的动力装置，又称压燃式内燃机。主要结构特点包括汽缸数、汽缸排列形式、汽缸直径、活塞冲程、增压与否等。

内燃机车不像蒸汽机车那样费水，也不像蒸汽机车那样在行驶过程中需加煤加水，因此操作更为方便。机车性能良好，操作灵活，可靠性高，使用寿命长。内燃机车都装有一套空气制动机和手制动机。此外，多数电力传动机车增设电阻制动装选，液力传动机车装有液力制动装置。内燃动车组是指具有内燃机动力装置的动车（动车有两个、分布在列车两端，并且车头造型和车厢是配套设计的）和客车编成的车组，一般适宜于市郊或邻近城市间的短途客运。

内燃机车的功率要增大，必须增加柴油机功率，加大发电机功率（内燃机车是发电后带动电动机来驱动火车头的），同时必须加大燃料箱，体积上受到限制，而且燃料效率下降比较厉害。电传动内燃机车制造技术不仅远低于电力机车，而且低于燃气轮机车和液力传动内燃机车，可以避免其它种类内燃机车的缺点、如换挡冲击等，整体工作性能较平稳。内燃机车的控制设备：控制机车速度、行驶方向和停车的的设备。主要有机车速度控制器、换向控制器、自动控制阀和辅助制动阀。

内燃机车的控制设备：控制机车速度、行驶方向和停车的的设备。主要有机车速度控制器、换向控制器、自动控制阀和辅助制动阀。内燃机车燃油（柴油）在汽缸内燃烧，将热能转换为由柴油曲轴输出的机械能，但并不用来直接驱动动轮，而是通过传动装置转换为适合机车牵引特性要求的机械能，再通过走行部驱动机车动轮在轨道上转动。燃机车以内燃机作为原动力，通过传动装置驱动车轮转动的机车。根据机车上内燃机的燃料种类划分，在我国铁路上采用的内燃机车绝大多数配备柴油机。