Las locomotoras diésel aparecieron por primera vez en 1913, construidas para un funcionamiento continuo y pueden requerir la capacidad de usar combustible de mala calidad en algunas situaciones. Algunas locomotoras utilizan un motor diésel de dos tiempos, pero muchas locomotoras diésel modernas están diseñadas como locomotoras diésel-eléctricas; el motor diésel se utiliza para alimentar un generador eléctrico que, a su vez, alimenta motores eléctricos de tracción sin conexión mecánica entre el motor diésel y la tracción. Los motores diesel han eclipsado a los motores de vapor como motor principal en todos los ferrocarriles no electrificados del mundo industrializado.
