内燃机车是指以内燃机为动力的列车，有燃油机车、电力机车和柴油机车三种类型。内燃机车的发展历程经历了从蒸汽机车到电力机车再到内燃机车的漫长过程。
20世纪初，内燃机技术逐渐成熟。当时的内燃机车主要是使用汽油机作为动力。1925年，美国为了提高内燃机车的运行速度，开始使用柴油机做为动力，研制成功了世界上第一辆柴油机车。50年代，美国和欧洲国家开始使用多动力机车，采用燃油发电机和电动机组成的全电力传动系统，大大提高了内燃机车的性能和经济性。
至今，内燃机车依然是铁路运输的主力，其中以柴油机车最为常见。柴油机车既适合短途货运，又适合长途客运，成为铁路运输领域不可或缺的一部分。