内燃机车和电力机车都诞生于19世纪末。内燃机车的工作原理是:让柴油或煤气燃料在汽缸里燃烧,利用燃烧时产生的温度高和压力大的气体去推动活塞,带动车轮前进。而电力机车则利用电力,通过电动使车轮转动起来。
这两种机车比蒸汽机车先进多了。内燃机车可把燃料的28%用于转动车轮,这比蒸汽机车只用上7%的燃料高出了3倍,加足了油和少量水,一口气就可以跑上1000多千米。虽然内燃机车本身的造价是相同马力的蒸汽机车的2倍,可运行费用仅是蒸汽机车的40%左右,而且铁路沿线的辅助设施较少,所以总的维修费用也较低。在国外,特别是美国,几乎都采用柴油机车,并且大部分是由柴油发动机驱动发电机,用产生的电力再驱动电动机使机车行驶。采用这种传动方式的机车,叫做电传动柴油机车。在英国,伦敦与爱丁堡之间行驶的电传动柴油机车德尔奇克号,牵引1500吨的列车时速可达160千米以上。世界上柴油机车的先锋是德国,早在1937年,飞行汉堡号就已达到时速187千米的高速。在日本,由于石油要靠进口,柴油机车数量并不多。在我国,内燃机车已成为铁路运输的主力。总之,在经济性和高速化方面,柴油机车有着很大优势。