У разі використання на тепловозі електричної передачі дизелем обертається тяговий генератор, що перетворює механічну енергію обертання дизеля електричну. Електрична енергія передається тяговим електродвигунам (ТЕД), пов'язаним механічно з колісними парами.
Тепловоз — це локомотив із встановленим на ньому двигуном внутрішнього згоряння (дизелем), він мобільний і не вимагає роботи сторонніх пристроїв і споруд, наприклад контактної мережі, як електровоз. Силовий встановленням на всіх тепловозах є саме дизелі, потужність яких залежить призначення локомотива.
З моменту свого виникнення тепловози зазнали значних змін, ставши швидше і екологічно вигіднішими, тому вони будуються і використовуються у всьому світі. А керувати ними мають право лише кваліфіковані фахівці, які пройшли навчання, – машиністи тепловоза.