铁路内燃机汽车的燃料主要是柴油或者液化石油气。柴油和液化石油气都是从原油中经过加工分离获得的，柴油是由长链烃开采、精制、稀释等过程而得到，其中含有高度碳、硫、氮等有害物质，热值高，易燃性好。液化石油气（LPG）则是由天然气液化而来，可以替代柴油使用，清洁优于柴油，热值低于柴油，但是液化石油气的存储及运输显得比柴油更麻烦。随着汽车的发展，铁路机车行业也开始朝着新能源发展，目前，电动汽车、混合动力、非常规油和天然气等，都成为研究的热点，一些国家也已经在试验铁路电动机车。例如，韩国已经投资推出了一种新型的电动机车，并且准备在2021年启动试运行。