鐵路機(jī)車是指牽引或推送其他鐵路車輛運(yùn)行于鐵路上，本身不裝載營業(yè)載荷的自推進(jìn)車輛。俗稱“火車頭”。按動(dòng)力裝置分為熱力機(jī)車和電力機(jī)車。熱力機(jī)車又分為蒸汽機(jī)車、柴油機(jī)車和燃?xì)廨啓C(jī)車。柴油機(jī)車和燃?xì)廨啓C(jī)車又稱為內(nèi)燃機(jī)車。按用途分為客運(yùn)機(jī)車、貨運(yùn)機(jī)車、客貨通用機(jī)車、調(diào)車機(jī)車和工礦機(jī)車。按走行部形式可分為車架式機(jī)車和轉(zhuǎn)向架式機(jī)車。

最早出現(xiàn)的機(jī)車是蒸汽機(jī)車，1804年英國特里維西克創(chuàng)造出第一臺(tái)蒸汽機(jī)車。1829年制造的“火箭”號(hào)機(jī)車奠定了現(xiàn)代蒸汽機(jī)車的基本形式。以后，蒸汽機(jī)車不斷向大功率、大牽引力和高速度的方向發(fā)展，20世紀(jì)30～40年代達(dá)到了高峰。1879年首次出現(xiàn)電力機(jī)車。1923年柴油機(jī)車制成試用，1925年正式應(yīng)用。1941年制成燃?xì)廨啓C(jī)車，1943年開始運(yùn)用。到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí)，各國鐵路基本上仍以使用蒸汽機(jī)車為主。戰(zhàn)后，發(fā)達(dá)國家大體用了15～20年時(shí)間完成了由蒸汽機(jī)車向內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車的過渡，蒸汽機(jī)車相繼停止使用。中華人民共和國建立后，于1952年開始自己制造蒸汽機(jī)車。60年代初，內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車開始成批生產(chǎn)和使用。至1999年底，全國擁有各類機(jī)車14 480臺(tái)，其中內(nèi)燃機(jī)車10 121臺(tái)，電力機(jī)車3 344臺(tái)。

機(jī)車是利用蒸汽機(jī)、柴油機(jī)、牽引電動(dòng)機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)械產(chǎn)生的動(dòng)力，并通過機(jī)車傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)動(dòng)輪，借助動(dòng)輪和鋼軌之間有一定的粘著力而產(chǎn)生的推動(dòng)力，以牽引列車運(yùn)行。蒸汽機(jī)車以煤為能源，以蒸汽機(jī)產(chǎn)生的蒸汽為動(dòng)力，通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn)。內(nèi)燃機(jī)車以柴油為能源，以柴油機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn)。電力機(jī)車通過軌道上空的接觸網(wǎng)或鋪設(shè)于軌道一側(cè)的第三軌，獲得外部電站經(jīng)變電所輸送來的電能，通過牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn)。以上三種機(jī)車各有優(yōu)缺點(diǎn)。蒸汽機(jī)車構(gòu)造簡單，成本低，但實(shí)際熱效率只有5%～7%。蒸汽機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車是自帶燃料與水等能源的機(jī)車，只要有合適的軌道和添加燃料與水的設(shè)備，就能運(yùn)行，靈活性好。內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車牽引性能較好，牽引力較大，使用過程中維護(hù)、修理和整備的時(shí)間較少，牽引交路長，熱效率比蒸汽機(jī)車高3～4倍，利于節(jié)約能源，降低成本，減少污染，節(jié)省人力和改善勞動(dòng)條件。特別是電力機(jī)車更符合高速重載的要求，在客貨運(yùn)輸繁忙的線路上和山區(qū)大坡道上運(yùn)行尤其有利。

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)著牽引動(dòng)力的改革，許多國家正積極研制發(fā)展功率大、速度快、自動(dòng)化程度高的電力機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車，滿足鐵路運(yùn)輸重載、高效的要求。