Локомотиви мають таку класифікацію:
за типом - електровози, тепловози, газотурбовози, паровози;
по числу секцій - одно-, дво-, трисекційні;
за типом екіпажної частини - візкові і з жорсткою рамою;
по ширині колії - широкої і вузької;
по числу осей - восьмивісні, шестіосние, чотиривісні, тривісні, двовісні.
У свою чергу тепловози класифікуються:
за родом служби (вантажні, пасажирські, маневрові і маневрово-вивізні; а також промислового транспорту);
за типом передачі (з електричною постійного, постійно-змінного або змінно-постійного струму і гідромеханічної).
Електровози поділяються на вантажні та пасажирські електровози постійного, змінного або подвійного живлення.
Тип екіпажу локомотива визначає його осьова характеристика, що відображає число, розташування і призначення осей (колісних пар). Для локомотивів тележечного типу осьова характеристика являє собою поєднання цифр, число яких вказує на число візків в екіпажі, а кожна цифра - число осей у візку.
В осьових характеристиках (рисунок 1.1) індекси "0" вказують на обмоторенние осі, знаки "-" і "+" показують, що в першому випадку візки НЕ спарені (несочленени) між собою між собою, а другому - зчленовані.
Малюнок 1.1. Осьові характеристики локомотивів
Для локомотивів, що працюють на вітчизняних, а також зарубіжних дорогах, встановлені певні габаритні обмеження, які визначаються габаритами Т, 1Т (для локомотивів СНД) і 02Т (для локомотивів, призначених на експорт). Найбільш поширений розмір 1Т має найбільшу граничну ширину 3400 мм і висоту 5300 мм. Дійсні випускаються граничні значення висоти і ширини кузова мають менші значення, що враховують можливі зсуви тепловоза в експлуатації.
Серії тепловозів, тобто групи тепловозів, побудованих за одним і тим же проектам, прийнято позначати поєднанням заголовних букв і цифр. Як правило, позначення серії починається з букви Т (тепловоз). Друга літера вказує на тип передачі (Е - електрична, Г - гідравлічна). Третя буква зазвичай говорить про призначення тепловоза (П - пасажирський, М- маневровий.
Цифри вказують номер серії тепловоза. За ним можна визначити також і завод-виготовлювач. Наприклад, номери серій від 1 до49 відведені магістральних тепловозів, спроектованим Харківським заводом транспортного машинобудування ім. Малишева, номери від 50 до 99 присвоюються тепловозів ПО "Коломенський завод", а номери понад 100 - тепловозів ПО "Ворошиловград тепловоз".
Цифра перед літерним позначенням вказує на число секцій багатосекційного тепловоза. Буква після номера серії вказує або на модернізований варіант (3ТЕ10М), або на завод-виготовлювач, якщо початковий екземпляр тепловоза був виготовлений іншим заводом (2ТЕ10Л, 2ТЕ10В - Луганськ, Ворошиловград).
Серії електровозів позначаються поєднанням букв ВЛ з двозначними цифрами. Для електровозів постійного струму привласнені номери серій від 1 до 59. для електровозів змінного струму - від 60 і вище. Букви після цифр позначають, що в конструкцію даної серії були внесені зміни.
У республіці Казахстан експлуатуються локомотиви чеського виробництва. Серія ЧМЕ3 - це тепловоз з електричною передачею, маневровий. Електровози чеського виробництва позначаються буквами НС.