于20世纪中期开始各地铁路广泛使用。这些机车的功率输出和效率比 蒸气机车 高，自20世纪中开始在世界大部份地方成为主要铁路机车种类， 柴油 机车可以直接取代蒸汽机车，不像电力机车必须依赖其他的电力传送设施，如架空线或第三轨。 柴油 机车可按用途分类为货运机车、客运机车、 调车机车 、厂矿机车和内燃动车组。自1950年代起， 铁路电气 化开始普遍应用，随着技术进步，电力机车在牵引力、加速力、爬坡能力和最高速度上逐渐超越 柴油 机车，因此现时 柴油 机车多在一些缺乏电气化的铁路区段行走。英国的252-HST型是内燃机 车的世界 速度纪录保持者。它的最高速度是时速143英里（229公里），量产型运行速度亦达时速125英里（200公里）。
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