ظهرت قاطرات الديزل لأول مرة في عام 1913 ، وهي مصممة للتشغيل المستمر وقد تتطلب القدرة على استخدام وقود رديء الجودة في بعض المواقف. تستخدم بعض القاطرات محرك ديزل ثنائي الأشواط ، لكن العديد من القاطرات الحديثة التي تعمل بالديزل مصممة بقطارات تعمل بالديزل والكهرباء ؛ يستخدم محرك الديزل لتشغيل مولد كهربائي يقوم بدوره بتشغيل محركات الجر الكهربائية بدون اتصال ميكانيكي بين محرك الديزل والجر. طغت محركات الديزل على المحركات البخارية باعتبارها المحرك الرئيسي لجميع خطوط السكك الحديدية غير المكهربة في العالم الصناعي.