鐵道機車車輛指在鐵路運輸上的全部車輛。通常包含有動力及無動力兩種，如鐵路機車、鐵路車輛、鐵路客車。

鐵路機車（或稱作火車頭、機車頭）是一種用來提供鐵路列車動力的鐵路車輛，用來在軌道上驅動列車。不同于動力中部車廂（動車組動車），鐵路機車隻提供列車動力，本身沒有載重空間。

HXD1型電力機車牽引萬噸貨列在大秦鐵路（作者慕尼黑啤酒）

蒸汽機車，又稱蒸汽火車 (英語：steam locomotive)，是以蒸汽機作為動力來源的鐵路機車，也是鐵路機車最早的發展類别。

柴油機車，又稱内燃機車 (英語：diesel locomotive)，是指以柴油發動機為動力來源，并通過傳動裝置驅動車輪的鐵路機車。于20世紀中期開始各地鐵路廣泛使用。這些機車的功率輸出和效率比蒸汽機車高，自20世紀中開始在世界大部分地方成為主要鐵路機車種類，柴油機車可以直接取代蒸汽機車，不像電力機車必須依賴其他的電力傳送設施，如高架線或第三軌。柴油機車可按用途分類為貨運機車、客運機車、調車機車、廠礦機車和内燃動車組。自1950年代起，鐵路電氣化開始普遍應用，随着技術進步，電力機車在牽引力、加速力、爬坡能力和最高速度上逐漸超越柴油機車，因此現時柴油機車多在一些缺乏電氣化的鐵路區段行走。

與蒸氣發動機不同，柴油機車的内燃機需經傳動方能把動力輸出到其車輪上，當機車停下時，其發動機可繼續運作。依照動力傳動方式的不同，柴油機車又可分為電力傳動、液力傳動、和機械傳動三大類。

電力傳動柴油機車，亦稱柴油電力式機車、或柴電機車，是把機車上柴油發動機帶動發電機轉化成電力，再由牽引電動機帶動車輪轉動。可以說，電力傳動柴油機車是自攜發電機的電力機車。在最初幾十年制造的柴電機車都使用調速簡單的直流電動機來帶動車輪，但近年來交流電動機的使用有增加趨勢，因為交流牽引電動機比直流電動機結構簡單，易于維護，功率更大，但是需要配搭技術要求和質量高的VVVF逆變器達到良好的調速性能。

DF11型柴電機車

液力傳動柴油機車，亦稱柴油液力式機車、或柴液機車，使用液力變矩器，又稱液力變扭器，用液力把内燃機的動力傳到車輪上。液力變矩器主要有三個浸在傳動油的部分：離心式油泵，渦輪及中間固定導輪。離心式油泵和内燃機曲軸相連，當内燃機轉動時，離心式油泵随着轉動，把傳動油泵向渦輪，渦輪被傳動油帶動而旋轉，并帶動導輪轉動輸出機械能，液力耦合器與輪軸用萬向軸相連，令車輪轉動。液力傳動的内燃機車結構較電傳動機車簡潔，重量輕，不像電力傳動機車同時需要發電機，整流櫃／逆變器和電動機等部件才能運作。即在同樣的機車重量下，液傳機車的功率一般都比電傳機車大。以中國的東方紅3型（液傳機車）和東風型（電傳機車）為例，東方紅3型重量為92噸，功率達1980kW；而東風型車重126噸，功率僅1500kW。而且液傳機車不需要消耗電傳機車電機設備所需要的大量銅金屬，制造成本較低。

機械傳動柴油機車，像汽車的手動變速器一樣用變速器和離合器。但機械結構的離合器難以承受高功率，而且變速箱結構就必然十分複雜和龐大，以增加排檔數提供相對平穩的變速性能，所以機械傳動柴油機車功率通常很低，現時最高隻有1500kW，傳動效率低于液力傳動和電力傳動，所以機械傳動多用于輕型軌道車。

混合動力鐵路車輛是使用可充電儲能裝置輔助牽引系統的鐵路動力車輛。混合動力鐵路車輛會在車上安裝可充電儲能裝置，使用動力源（通常是柴油引擎）的過剩能量或者再生制動回收的電力替儲能裝置充電。在車輛啟動或者加速度時由儲能裝置提供牽引裝置額外的能量，減輕主要動力源的負擔，因此可以達到省油效益。儲能裝置可使用化學電池或者飛輪電池，動力源可以是柴油引擎、天然氣引擎或者氫氣引擎（燃料電池），則傳動裝置通常是牽引馬達、液壓變速箱或者齒輪變速箱。

雙動力源鐵路車輛是指具備電力和内燃兩套動力系統的鐵路機車車輛，既可以使用車上搭載的柴油發電機組作為動力源，亦可以從牽引供電系統提供的外部電源獲得電能，同時結合了電力機車和電力傳動内燃機車的特點。當車輛在電氣化鐵路上運行時可采用電力模式，當機車運行到非電氣化鐵路上時可以切換到内燃模式，實現電氣化鐵路和非電氣化鐵路間不停車的連續運行，具有縮短列車運行時間、擴大機車車輛運行範圍、提高機車車輛運用效率等優點。雙動力源鐵路車輛和混合動力鐵路車輛是完全不同的概念，混合動力鐵路車輛的特點是具有可充電儲能裝置，可利用柴油發電機組、大容量蓄電池組單獨或兩者混合提供動力，但無法從電氣化鐵路的牽引供電系統獲得外部電源。

燃氣渦輪機車是燃氣輪機驅動的鐵路機車。燃氣輪機能使用較為劣質的燃料，如重油等。因此對能源的适應性比内燃機車強。又因為不需要水，可在低氣壓的高原環境工作，環境适應性比内燃機車和蒸汽機車強。燃氣渦輪機車于第二次世界大戰時期開始試驗，但早于1950、60年代已達高峰期。随着燃料價格飙升（石油危機），發現重油裂解為汽油的方法，燃氣輪機車喪失了廉價的燃料，燃氣渦輪機車已逐漸淡出。至今俄羅斯仍然進行燃氣輪機車的研究和生産，2007年新出産了名為 GT1-001 的燃氣渦輪機車，出力達11000匹馬力，在俄國廣大的領土中某些天然資源特異的路線，能沿路使用一些重工廠的劣質殘餘油，此情況下燃氣渦輪機車依然有競争力。

電力機車（英語：electric locomotive）是指從外界撷取電力作為能源驅動的鐵路機車，電源包括架空電纜、第三軌、電池等。同樣使用牽引電動機的電傳動柴油機車、燃氣機車等并不屬于電力機車。

韶山3型電力機車（頤園新居作品）

機車重聯，也稱多機重聯在鐵路術語中，是指以兩台或以上的機車牽引的列車。在列車需要行走爬坡路段、載重大或編排更多車輛等情況下，便需要使用“重聯”。

2台重聯運轉的東風4D型柴油機車

調車機車是小型鐵路機車，專門用于在鐵路車站執行調車任務。鐵路的編組站、區段站一般固定配屬若幹台調車機車；中間站如果沒有調車機車，就用本務機車執行調車任務。

軌道車是指功率在736kW以下，能在鐵路線上運行和牽引的專用小型内燃機車，是鐵路的建設、維護時施工部門主要的運輸設備。中國生産的軌道車型号衆多，依照《鐵路線路機械産品型号編制方法》，軌道車的型号分為以下四部分：

類别代号，或“名稱代号”，用其名稱每個字的漢語拼音第一個字母大寫表示。“GCQ”表示輕型軌道車，“GC”表示重型軌道車，“PC”表示軌道平車等；

特征代号，或“結構特點代号”，用于表示軌道車的傳動方式。“Y”表示液力傳動，“D”表示電力傳動，機械傳動不标号；

主要參數，普通軌道車的主要參數是指發動機功率，起重軌道車的主要參數是額定起重量，軌道平車的主要參數是載重量；

設計序号，或“改進代号”，當軌道車的結構有重大改進時，應以羅馬數字在軌道車的型号後面标注改進代号。

秦嶺GC-270型軌道車（N509FZ作品）

鐵路車輛，俗稱火車車廂，是指除了專門提供動力的機車以外，其他各種在鐵路行走的車輛。這些車輛少部分有發動機，但是大部分都是沒有動力的。鐵路車輛連接一起成為列車或火車，由機車牽引或靠自帶的發動機行走。自帶發動機行走的列車被稱為動車組。鐵路車輛的主要用途是載客或載貨。有些車輛是為鐵路本身的維修等原因而設。按用途，鐵路車輛一般分為客車及貨車。

鐵路客車，泛指任何可供運載旅客的鐵路車輛，通常是指座車或卧車，而為旅客提供服務的車輛，如行李車、餐車、郵政車等有時也歸類為“客車”。早期的鐵路客車多不帶動力，鐵路列車是以機車去牽引的，直至動車組的出現，方有自帶動力的客車。

中國鐵路客車根據用途的不同，主要有如下幾種：硬座車、軟座車、硬卧車、軟卧車、行李車、餐車。此外，某些特别用途的車輛，如試驗車、公務車等，因為同樣采用客車結構，按官方分類也屬于客車中“其他車”的類别。各種類型的客車車廂都擁有特定的代号和編碼範圍。

25G型客車（頤園新居作品）

鐵路貨車，泛指任何可供載貨的鐵路車輛，貨車車廂有很多不同的種類，以适應在不同的場合使用。最初出現的貨車是普通的棚車，車體就像是箱子一樣，左右兩側有可以打開的敞門。常見的鐵路貨車類型包括敞車、棚車、平車、罐車、保溫車等。

敞車是鐵路貨車的車種之一，其特色為無蓋、四邊側闆，其中兩邊側闆有可翻開之側門，以方便卸除貨物。該車型主要用途為運煤或道碴等不畏風雨之散裝物品。中國鐵路使用“C”表示敞車，車号範圍4000000-4899999

棚車，又稱篷車，俗稱悶罐車，是一種封閉的火車車廂，一般用來運送貨物。雖然在設計和制造上，棚車比平車要複雜，但是由于不須擔心人員或貨物被甩出列車的緣故，棚車是最為多用途的鐵路貨車車廂之一。棚車的側面有敞門，其大小和開閉方式依設計的用途而定。有些用于運載大體積貨物的悶罐車，還裝有車尾敞門和可調的隔牆。中國鐵路用“P”表示棚車，車号範圍3000000-3499999

平車是隻有地闆沒有側壁和車頂的鐵路車輛，是貨車的一種。平車可分為通用平車和專用平車。中國鐵路貨車基本型号用“N”表示平車（車号範圍5000000-5099999）、“NX”表示平車及集裝箱合造車、“X”表示集裝箱專用平車（範圍5200000-5249999）、“D”表示長大貨物用平車（車号範圍5600000-5699999）

罐車是一種鐵路貨車，主要由壓力容器和轉向架構成，用來裝運各類液體貨物。根據所盛液體不同，可分為普通罐車和危險品罐車，分類有粉煤灰罐車、化學品罐車、液堿罐車、瀝青罐車、粘油罐車、輕油罐車、食用油/酸罐車、危險品罐車、液化石油氣罐車、通用罐車、水泥罐車。中國鐵路貨車基本型号用“G”表示罐車，車号範圍6000000-6309999。在主型号後面再附加一到兩個字母表示裝載介質。

守車，又稱望車，是挂在貨物列車尾部，供運轉車長及随車人員乘座的工作車。守車一般是挂在貨車的尾部，用來瞭望車輛及協助刹車、确認列車是否完整到達。中國鐵路貨車基本型号用“S”表示守車車号範圍9000000-9049999

保溫車也稱冷藏車，是一種運輸對溫度有較高要求的貨物的鐵路貨車，常用來運輸新鮮食物，如魚、肉、鮮果、蔬菜等。中國鐵路貨車基本型号用“B”表示保溫車，車号範圍7000000-7231999

汽車載運車是指一種專門用來載運汽車的鐵路貨車。

漏鬥車是一類鐵路貨運車輛，在車體底部開有卸貨口，用于運輸并能自卸大宗貨物，如煤炭、礦石, 谷物、道碴等。可分為有上蓋的漏鬥車與無上蓋的開放的的漏鬥車。有上蓋的漏鬥車運輸不應暴露于天氣影響的貨物，如谷物、糖、化肥等。中國的鐵路貨車中，礦石車、糧食車、水泥車都屬于漏鬥車。

礦石車 K 5500000-5531999

毒品車 W 8000000-8009999

家畜車 J 8010000-8039999

水泥車 U 8040000-8059999

糧食車 L 8060000-8064999

特種車 T 8065000-8074999

動車組（英語：Multiple Unit）。系指由若幹帶動力的車輛（動車）和不帶動力的車輛（拖車）組成的，在正常使用壽命周期内始終以固定編組運行，不能随意更改編組的一組列車。動車組按動力類型分為内燃動車組與電力動車組，按動力配置分為動力集中式與動力分散式。

動車組一般由一至多節動車和零至多節拖車組成，其中動車指有動力車廂，拖車指無動力車廂。

動車組動車指承載運營載荷，且自身帶有運營動力的鐵路車輛。目前即指動車組或動力分散式列車中為整列編組列車提供行進動力的車輛。與之相對的是動車組拖車（無動力）。

動車組拖車，是動車組或動力分散式列車中在整列編組列車不帶任何行進動力的車輛。與之相對的是動車組動車。

電力動車組（英語：Electric Multiple Unit，EMU），又稱為“電車組”，是指從外界獲取電力作為動力來源的動車組。電力列車組可分為動力集中式及動力分散式兩類。中國X2000新時速列車和藍箭列車（隻由一輛機車負責整列列車的動力）屬于動力集中式。2007年開始投入服務的CRH系列高速動車組則屬于動力分散式。

内燃動車組（英語：Diesel Multiple Unit，通常縮寫為DMU）或稱柴油車、内燃動車、柴油動車，是一種以柴油發動機驅動的動力分散式鐵路車輛。相對動力集中式的鐵路車輛，擁有較佳加減速性能，重量分布較平均，對路軌損耗亦較低。在中國較常以内燃動車組概括所有編組固定的柴油動車（包括單輛編組）。

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