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传送设施，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***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。
英国的252-HST型是内燃机车的世界速度纪录保持者。它的***高速度是时速143英里（229公里），量产型运行速度亦达时速125英里（200公里）详细请访问
防爆柴油机车