Đầu máy xe lửa là loại đầu máy chạy trên đường sắt (đường ray) có sức kéo hàng nghìn mã lực, có khả năng kéo hàng chục toa tàu để chở nhiều tấn hàng hóa và con người. Bản thân đầu máy thường không chở hàng hóa mà chỉ dùng để đẩy và kéo đoàn tàu.Đầu máy xe lửa có thể lấy than, dầu diesel hay điện làm nhiên liệu; hiện nay các đầu máy xe lửa thường chạy bằng điện như tại Đức, Pháp, Anh, Mỹ, Nhật...