디젤기관을 동력원으로 하는 내연기관차. 디젤기관은 가솔린기관보다 열효율이 높고 대마력을 낼 수 있으며 연료가 싸기 때문에 많이 사용한다.

한국에서는 대부분 전기식을 사용하므로 일반적으로 디젤전기기관차를 가리킨다.

1900년대에 들어 증기기관차의 성능에 한계가 나타남에 따라 이를 개선하기 위해 연구·개발되었다.

한국에서는 56년 충청북도의 제천읍에 부산공작창 제천분공장이 설립되어 본격적으로 디젤기관차의 운행을 시작했다.

그후 디젤전기기관차에 대한 정비와 운전기술이 크게 발달함에 따라 수차에 걸쳐 ICA원조와 AID차관에 의한 디젤전기기관차가 도입되어 한국 철도동력차의 주종으로 등장하게 되었다.

78년 11월에는 최초의 국산 디젤기관차를 생산하여 철도동력차의 현대화를 이룩했다.

디젤기관차에는 동력전달방식에 따라 기계식·액체식·전기식 등이 있다.

① 기계식 디젤기관차 : 기관과 동륜(動輪)을 기어로 연결한 것으로 초기의 소형 기관차에 사용되었다.

무게가 가볍고 구조가 간단하며 동력전달 효율이 좋다.

그러나 클러치를 사용하기 때문에 대마력의 기관차에는 적합하지 않다.

② 액체식 디젤기관차 : 액체변속기를 사용하여 기관과 동륜을 연결한 것이다.

초기에는 중형 기관차에 사용되었는데, 대마력의 기관이 개발됨에 따라 대형기관차의 표준화가 진행되어 현재는 전기식 디젤기관차보다 눈부신 발달을 이룩하고 있다.

③ 전기식 디젤기관차 : 탑재된 디젤기관으로 전기를 발생시키고, 동축에 주전동기를 작동하여 동륜을 회전시킨다.

발전장치를 차량 자체에 장치한 전기기관차이다.

다수의 동축을 일제히 작동시킬 수 있으므로 대마력의 대형기관차에 사용할 수 있다.

효율이 좋고 보수가 용이하므로 선진국과 개발도상국에서 널리 사용된다.