Las locomotoras diésel-hidráulicas utilizan un sistema de turbinas hidráulicas acopladas entre sí. El mecanismo permite hacer llegar la potencia de forma gradual desde el motor girando permanentemente hacia las ruedas que parten de parado. El principal inconveniente de este sistema es la incapacidad de mover cargas muy grandes, por lo que se usa principalmente en automotores.

Existen locomotoras diésel arrastrando trenes de viajeros capaces de superar los 250 km/h, pero el medio más indicado para una locomotora diésel clásica son las condiciones adversas: temperaturas bajo cero, fuertes pendientes y trenes de gran tonelaje.