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内燃機関は、回転数に比例して出力が増大するという基本的な性質を持つ。対して鉄道車両や自動車は、発進からの加速時に最大の出力を必要とする。従って内燃機関をこれらの車両に使用する場合には、電気モーターのように静止状態から直結発進することはできない。動力伝達の段階において何らかの形でトルクを増大させる必要が生ずる。 鉄道車両用の動力伝達方式としては、一般に以下の3方式が存在する。
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2 電気式 3 液体式（流体式とも） |
非自動の摩擦クラッチと、手動の選択摺動式変速ギアを組み合わせた方式で、自動車で言う「マニュアル車」と同様なものである。
この方式の長所短所は、次のとおりである。
;長所
機械式
;短所
日本では1953年以前の気動車、1950年代までの入換用・軽便鉄道用小型機関車のほとんどが該当したが、小規模・簡易な用途にしか使えないため廃れ、現在、営業運転に用いられる例はない。なお、石川県小松市には、旧・尾小屋鉄道の機械式気動車1両が動態保存されている。
英語では Diesel electric train。エンジンで発電機を駆動、発生した電力で電気モーターを回して走行する方式。発電機を積んだ電車・電気機関車と言えばわかりやすい。
この方式の長所短所は、次のとおりである。
;長所
電気式
;短所
電気式は1920年代から盛んに用いられ、欧米やロシア・中国などの大型機関車は、現在でもほとんどこの方式である。しかし日本では、技術不足による低出力エンジンと、低規格の線路状況という悪条件が重なって短所ばかりが目立ち、1950年代に若干用いられた程度で、以後は廃れてしまった。近年、JR貨物の新型ディーゼル機関車に再び電気式が用いられているが、技術発展に伴う、エンジンと電気部品の軽量化による成果である。
トルクコンバーター（俗にトルコンと呼ばれる。以後トルコンと略）とは、原理としては、液体（粘度の高い油）を満たして密封したケース内に、入力・出力それぞれのタービンを向き合わせ、油圧を介して間接的に動力を伝達する装置である。これをクラッチ役として変速ギアと組み合わせたのが液体式変速機で、機械式を大幅に進化させた方式と言える。自動車ではおなじみの機構である。
トルコンはクラッチの役目のみならず、エンジンからのトルクを増大させる働きをし、スムースな加速に寄与する。鉄道用のトルコン付変速機は、かつてはギアの段数が実質2段階程度と少なく、発進～中速の広い領域で、トルコン単体の滑りに頼ってトルク確保を図る傾向があった（これが後に記す出力ロスの原因になる）。近年新型の車両は、段数を3～6段階程度に増やしてきめ細かな電子制御を行い、トルコンに頼らない領域（直結、ロックアップ状態）を極力増やして、加速力や燃料消費率の改善を図っている。
この方式の長所短所は、次のとおりである。
;長所
液体式（流体式とも）
;短所
鉄道用の液体式変速機は、1930年代にドイツやスウェーデンなどで開発された。日本では1953年に国鉄が導入、以来、私鉄も含めてディーゼル鉄道車両のほとんどは液体式変速機を用いている。
世界的に、気動車や小型ディーゼル機関車に多く用いられるが、一時のドイツや日本では、大型ディーゼル機関車にも好んで使われた。多彩な方式があるが、日本で広く用いられているものは以下の2方式何れかの系統に属する。
リスホルムスミス型
トルコンは1個で、これに遊星歯車式変速ギアを組み合わせたタイプ。構造的には自動車用自動変速機に類似。変速の制御は、遊星歯車のギア切り替えで行う。比較的コンパクトで、ほとんどの気動車が用いている。