柴油机车，又称内燃机车，是指以柴油发动机为动力来源，并通过传动装置驱动车轮的铁路机车。于20世纪中期开始各地铁路广泛使用。这些机车的功率输出和效率比蒸气机车高，自20世纪中开始在世界大部份地方成为主要铁路机车种类，柴油机车可以直接取代蒸汽机车，不像电力机车必须依赖其他的电力发送设施，如架空线或第三轨。柴油机车可按用途分类为货运机车、客运机车、调车机车、厂矿机车和内燃动车组。自1950年代起，铁路电气化开始普遍应用，随着技术进步，电力机车在牵引力、加速力、爬坡能力和最高速度上逐渐超越柴油机车，因此现时柴油机车多在一些缺乏电气化的铁路区段行走。

A diesel locomotive is a type of railway locomotive in which the prime mover is a diesel engine. Several types of diesel locomotive have been developed, differing mainly in the means by which mechanical power is conveyed to the driving wheels (drivers).