使燃料在机械内部燃烧，将释放的热能直接转换为动力的热发动机。

　　活塞式内燃机往复活塞式是最常见的。内燃机将燃料和空气混合，在该气缸内燃烧，通过释放的热能在气缸内产生高温高压的气体。气体膨胀使活塞工作，通过曲柄连杆机构和其他机构输出机械工作，使从动机械工作。

　　内燃机的工作方式是内燃机的工作循环由吸气、压缩、燃烧和膨胀、排气等过程组成。这些过程中只有膨胀过程是对外工作的过程，其他过程是更好地实现工作过程所需的过程。

　　内燃机车有很多优点，但内燃机的单机功率比电力机车的电机功率大。铁路要翻山越岭，部分区间坡度变大，如果内燃机车有点“力不从心”，必须换乘电力机车。