Тепловозы появились впервые в 1913 году, построены для непрерывной работы и в некоторых ситуациях могут потребовать возможности использовать топливо низкого качества. В некоторых локомотивах используется двухтактный дизельный двигатель, но многие современные тепловозы спроектированы как дизель-электрические локомотивы; дизельный двигатель используется для питания электрогенератора, который, в свою очередь, приводит в действие тяговые электродвигатели без механической связи между дизельным двигателем и тягой. Дизельные двигатели затмили паровые двигатели в качестве основного двигателя на всех неэлектрифицированных железных дорогах в промышленно развитых странах.
