По типу энергетической установки локомотивы подразделяют на: паровозы — с паровой машиной; тепловозы — с двигателем внутреннего сгорания, обычно дизельным; газотурбовозы — с газотурбинным двигателем; электровозы — с тяговыми электродвигателями, получающими энергию из контактной сети ; контактно-аккумуляторные электровозы, получающие энергию от контактной сети и запасающие её в аккумуляторах, что позволяет им работать также и на неэлектрифицированных путях; электротепловозы, тяговые электродвигатели которых могут получать энергию как из контактной сети, так и от собственного двигателя внутреннего сгорания; атомовозы, имеющие ядерную энергетическую установку (построенных экземпляров нет); гировозы, не имеющие собственного двигателя, но запасающие энергию в виде кинетической энергии вращающегося маховика. Применяются, главным образом, на шахтном или внутрицеховом транспорте, где недопустим выхлоп; пневматические локомотивы, запасающие энергию в виде потенциальной энергии сжатого воздуха в резервуаре высокого давления. По конструкции машины похожи на паровозы. Применяются в условиях повышенной взрывоопасности, где исключено использование электрификации, двигателей внутреннего сгорания и паровых двигателей.
Известны также попытки создания локомотивов с комбинированной силовой установкой. Теплопаровоз имел паровой и газовый поршневой двигатель[1].
По роду службы
По роду службы локомотивы подразделяют на грузовые, пассажирские и маневровые.
Для маневровой работы могут использоваться как тепловозы, так и электровозы. Ранее для маневровой работы использовались также паровозы. Используемые в настоящее время в России маневровые локомотивы в основном являются тепловозами.
Для использования на подъездных путях промышленных предприятий применяются маломощные тепловозы, в основном с гидропередачей. Такие тепловозы имеют от двух до четырех осей (реже используются шестиосные) и мощность от 200 до 800 кВт (например тепловоз ТГК2, тепловоз ТГМ23). Высокая мощность тепловоза для такой работы не требуется, так как обычно требуется переставить группу вагонов весом менее 500 тонн. Особо малые промышленные тепловозы называют мотовозами.
Локомотивные депо железных дорог, а также предприятия занятые добычей полезных ископаемых, для маневровой работы используют шести- и восьмиосные тепловозы мощностью от 750 до 2000 кВт. Увеличение числа осей и мощности тепловозов позволяет увеличить вес состава. Для тяжёлой работы в карьерах используют также сплотки локомотивов из двух-четырёх единиц, а также локомотивы с бустерными вагонами, то есть вагонами имеющими обмоторенные оси
На ведомственных путях (территория предприятий, портов и складских терминалов) в последнее время и в Европе, и в России начали активно использовать более экономичные и дешевые локомобили, которые представляют собой грузовые транспортные средства, которые могут перемещаться как по дорогам, так и по рельсам.
