铁路用于牵引列车的内燃机车，是采用内燃机作为动力装置的机车，铁路内燃机车用的内燃机绝大多数是柴油机，通过采用混合动力装置；主柴油机驱动发电机，以恒速运转，发电机向每个轴的牵引电机传送电力，为车轮提供动力。

铁路内燃机车主要由柴油机、主传动装置、辅助传动装置、车体(包括司机室)、走行部及各辅助系统组成，其中：机车辅助系统包括:燃油系统、机油系统、冷却水系统、预热系统、空气制动系统及其他用风系统、控制系统、照明系统、充电系统、检测系统、诊断系统和显示记录系统等。

内燃机的转向架是由带有车轮的两根轮轴、牵引电机、传动装置、悬架和制动器构成的整个总成，负责支撑机车重量，提供推进力、悬架和制动系统。

内燃机的牵引电机为车轮提供推进动力，每根轮轴上有一台牵引电机，每台电机驱动一个小齿轮，与驱动轴上的较大齿轮相啮合，内燃机装用的变速装置可使最大运行速度达180km/h。

有的人可能认为内燃机车和汽车都是使用的内燃机，两者的结构原理应是相同的。其实，它们是不完全一样的，汽车是利用内燃机产生的动力直接推动车轮转动，而内燃机车则是先通过内燃机带动发电机产生电能，再用电能使电动机旋转，从而驱动机车前进。所以，通常也将内燃机车称做“电传动内燃机车”。