)铁路机车
铁路机车，亦称作火车头、机关车、机车头，是铁路中专门提供动力的车辆。有些铁路会使用自带动力的车辆行
铁路机车走；但这些除了有动力外，还兼有载重的铁路车辆一般只算作动车组或“动车”，而不算是机车。用动车组作客运列车是近年的趋势。
把动力集中在机车有以下的优点：
维修容易：维修一部机车比多部动车容易
安全：把动力系统放在远离乘客的机车较安全；特别是蒸汽机车存在锅炉爆炸的可能
替换动力方便：倘若机车故障，或是要进入不同电力区间，可以简单替换；而无需把整列动车组更换
效率：当动车组没有工作时会成为浪费掉的宝贵动力装置，机车则可以较容易调整分派
装备更新：机车及客车、货车车厢可以分别更新而互不影响。有时机车的变旧会比车厢快，有时反过来是车厢较快变旧。
减少客车车厢的噪音：动力产生时会伴随着噪音产生，尤其是内燃机动力的机车，若将动力集中化，可减少客车车厢的噪音，提高乘坐品质。
传统上，铁路机车是在列车的前面牵引车厢。近年很多的客车改用“推拉”方式运作，列车往一个方向行驶时由机车在前面拉；往另一方向时则由机车在后面推，由司机在另一端遥控位于车尾的机车；推拉也可以指两端各一辆机车头一推一拉。
机车通常也会做为在其他车组在运行中发生故障时的动力应急来源（应急使用的机车头俗称“补机”或“大补丸”），例如台湾的纵贯铁路山线段或是东部干线宜兰段，由于坡度较高，通常货运列车都会加挂另一个机车头作为补机用，而客运用电联车若发生动力不足或是动力故障但冷气马达未故障时，也会加挂补机让该班次得以顺利运转。
铁路机车一般会按动力来源划分。
蒸汽机车
 东风蒸汽机车，中国1960年代造 |  普鲁士的P8型蒸汽机车，德国国铁038型 |  1942年美国伊利诺斯州芝加哥铁路站场中停放的西北铁路局的蒸汽机车 |
铁路机车在十九世纪最先出现的机车是以蒸汽推动的。到二次大战结束时，蒸汽机车仍是最常见的机车。
第一部蒸汽机车是由英国人特里维西克(Richard Trevithick)在1804年2月21日制造。之后经过多年的改进，蒸汽机车的经济效益才足以在商业上的营运使用。乔治·史蒂芬生(George Stephenson)在1829年制造的火箭号便是其中一个最早在商业成功使用的蒸汽机车。
蒸汽机车的速度纪录是由英国的 4-6-2 Mallard 所创下。1938年7月3日，4668号 Mallard 拖着六个车厢，在一个稍微下坡路段创下时速126英里(203公里)的纪录。德国、美国的蒸汽机车亦达到接近的速度。一般认为这是蒸汽机车的速度极限。
蒸汽机车在二十世纪中开始被内燃机车所取代。1960年代末，世界上仍然有使用蒸汽机车作商业运作的国家已寥寥无几。到了二十世纪末，蒸汽机车在北美洲及欧洲基本上已被完全淘汰，只会间中在特别为铁道迷及游客安排的路线上行走。墨西哥仍有很少量的蒸汽机车在偏远的地方运作。在中国，某些地区煤炭的价格比石油低很多，使蒸汽机车仍然有它们的价值。中国曾经是全球最后一个制造大型蒸汽机车的国家，位于山西的大同车厂一直生产蒸汽机车至1988年；哈尔滨火车站在1990年代中期仍旧能够看到为数不少的蒸汽机车，而位于同一个省份的牡丹江火车站则可以看到停放在一旁供人参观的1930年代日本小型蒸汽机车。但近年中国蒸汽机车的数量亦在迅速减少。印度曾经大量使用蒸汽机车，但现在它们只会在空气稀薄的山区运作。
柴油机车
美国GP38型内燃机车柴油机车是指所有动力来源为柴油引擎的铁路机车。自20世纪中开始柴油机车在世界大部份地方成为主要铁路机车种类，因为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。不过自1950年代起电力机车在传动力、加速力、和最高速度上逐渐超越柴油机车。依照动力传动方式的不同，柴油机车又可分为电力传动、液力传动、和机械传动三大分类。
燃气机车
二次大战后很多国家都曾经尝试制造燃气机车。燃气机车使用的燃气涡轮引擎与喷射飞机的基本一样，但是输出改为推动旋转轴。多数的燃气机车的燃气发动机都是以均速运行，带动发电机发电，由电动机推动车轮。
燃气机车输出的功率非常大，但它们产生的噪音亦非常严重，听起来好像和飞机一样。燃气机车的效率亦欠佳；最初这不是一个问题，因为燃气机车可以使用当时非常廉价的燃料：重油。后来炼油技术能够把重油分解成汽油，燃气机车于是失去了廉价的燃料。1970年代能源危机后，燃气机车的运作成本变得很高。现在多数已被淘汰。
电力机车
电力机车使用的能量，由车外经过架空电缆或第三轨提供。虽然把铁路电气化的价格很高，但是电力动车组和电力机
西班牙的电力机车 车的运作成本比内燃机车为低。而且电气化列车的加速性能及再生制动都比较良好，因此十分适合在乘客密集的客运线上使用。绝大部分的高速铁路都是以电力推动，因为它们所需要的大动量能很难完全由放在车上的发动机直接产生。电力机车的供电电压很高，可以减少馈线用铜量。控制电力机车电机的先进技术包括VVVF，就是变压变频技术。
