火车内燃机通常采用柴油机。由于柴油机具有较好的经济性和功率输出，适合长时间高负荷运转的需求，因此在火车和其他重型车辆中广泛采用。
相比之下，汽油机的运转效率相对较低，也不够稳定和耐用，因此不适合作为火车内燃机使用。此外，柴油机还能够使用较便宜的燃料，这也是其成为火车内燃机首选的重要原因之一。
火车内燃机在1924年开始被使用，它在我国铁路发展史上具有极其重要的意义。
1924年1月，齐齐哈尔机车车辆工厂试制成功我国第一台内燃机车（190号）。它以汽油机为动力，由一台40马力的汽油机带动发电机发电，再供给两台直流串励牵引电动机使用，这是我国内燃机车的起始点。
1958年9月9日，中国第一台内燃机车在北京长辛店机车车辆工厂诞生，它以其卓越的性能和先进的燃油构造，为中国铁路牵引动力实现现代化作出了历史性的贡献。这台内燃机车自重60吨，最高时速为85公里，能牵引4500吨的货物列车，它的出现，揭开了中国铁路牵引动力以“电”和“油”取代“蒸汽”的历史。
火车内燃机柴油机是由多家生产厂家制造的，其中包括德国、美国、中国、日本和法国等国家。德国的西门子和美国的通用电气是世界著名的火车柴油机生产厂家，它们的产品既可满足国内市场需求，也能出口到世界各地。中国的中国第一重型机械集团、中国南车和哈尔滨电力机车研究所等企业也在火车内燃机柴油机行业中处于领先地位，它们的产品性能和质量不断提升，不断赢得海内外客户的信任和认可。