Hệ thống đường sắt của Việt Nam được phát triển sớm nhất khu vực Đông Nam Á với năng lực đồng bộ cả về vật chất – kỹ thuật và đội ngũ nhân lực. Trong quá khứ, đường sắt có thời kỳ phaát triển huy hoàng, khi chiếm tỷ trọng đặc biệt cao - tới 32,52% về khối lượng luân chuyển hành khách và gần 21% về khối lượng luân chuyển hàng hóa trong toàn ngành vận tải. Tuy nhiên đến nay Đường sắt ngày càng lạc hậu và mất thị phần so với các loại hình vận tải khác. Phần lớn do không được đầu tư, số lượng đầu máy cũ, công suất và tốc độ rất thấp...
Theo thống kê của Tổng Công ty Đường sắt Việt Nam (VNR), trong số hàng trăm đầu máy, hiện đơn vị có hàng chục đầu máy trên 40 năm tuổi, nhiều đầu máy quá hạn sử dụng đã đưa về tập kết trong khuôn viên các nhà máy xe lửa.
Trong số các chủng loại đầu máy được sử dụng hàng chục năm trước, từng đóng góp lớn trong thời 'hoàng kim' của ngành đường sắt có loại đầu máy Đ12E...
...đầu máy D9E,loại này được sản xuất bởi General Electric, Hoa Kỳ từ năm 1963 đến năm 1965. Tại Việt Nam hiện nay có 31 đầu máy của Hoa Kỳ tuy đã trên 60 năm nhưng hiện vẫn được khai thác tốt, đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật.
Đầu máy này được thiết kế tương tự như loại đầu máy U8B ở Hoa Kỳ. Hiện nay, loại đầu máy giống như D9E vẫn còn được sử dụng, hoạt động ở một vài tuyến đường sắt điển hình như New Zealand và Philippines. Hiện nay, những đầu máy D9E đang được dùng để dồn toa ở các ga: Ga Vinh, Ga Sài Gòn, Ga Yên Viên, và Ga Đà Nẵng.
Đầu máy D10H - FHF21 được Việt Nam mua cũ từ Trung Quốc năm 2006, là phiên bản cũ hơn của DHF3, đầu máy D10H nguyên thuỷ là đầu máy Đông Phương Hồng 21 (DFH 21), là một biến thể của đầu máy Đông Phương Hồng do Nhà máy Đầu máy toa xe Tứ Phương - Trung Quốc sản xuất từ cuối những năm 1970, đầu những năm 1980 của thế kỷ trước.
Các đầu máy này lắp động cơ diesel 12V 180ZJ công suất 1.150 mã lực (857kw) và bộ truyền động thuỷ lực SF 2010-2A với 2 máy biến tốc thuỷ lực.
Hiện nay có 30 đầu máy D10H có số hiệu từ 001 đến 030 được giao cho Xí nghiệp đầu máy Yên Viên quản lý và khai thác.
Cản trước hình tam giác đặc trưng của các đầu máy xe lửa truyền thống.
Không gian buồng lái của chiếc đầu máy D10H khá đơn giản.
D19E - "Đổi mới" (còn được gọi là CKD7F) là dòng đầu máy diesel phục vụ cho Đường sắt Việt Nam và được nhập khẩu về từ năm 2001 từ nhà máy Tư Dương, Trung Quốc sau đó là sản xuất trực tiếp bởi Nhà máy xe lửa Gia Lâm. Biệt danh của dòng đầu máy này là "Đổi mới".
Đây là loại đầu máy có số lượng nhiều nhất Việt Nam. Tổng công ty Đường sắt Việt Nam hiện có 80 đầu máy xe lửa diesel D19E, được quản lý bởi Xí nghiệp đầu máy Hà Nội, Xí nghiệp đầu máy Sài Gòn, Xí Nghiệp Đầu Máy Vinh. Được sử dụng chủ yếu cho tuyến đường sắt Bắc-Nam từ Hà Nội đến Thành phố Hồ Chí Minh, tuyến Hà Nội-Hải Phòng, tuyến Hà Nội-Lào Cai.
Đặc trưng của dòng đầu máy này tại Việt Nam là màu sơn xanh-đỏ và xanh-tím (cũng là 2 thiết kế khác nhau) cùng biển tên Đổi mới ở 2 mặt (riêng các máy 902, 903, 904, 905, 906, 907, 910, 911, 912, 913, 914, 917, 918, 920, 921, 922, 923, 924, 925, 927, 928, 929, 930 và 939 chữ Đổi mới đã không còn nữa). Các đầu máy từ số 901 đến 940 được thiết kế 2 đầu góc cạnh, các đầu máy từ 941 đến 980 được bo tròn 2 đầu.Cấu tạo cơ bản của đầu máy này gồm buồng lái 1, buồng lái 2, gian điện khí, gian động lực, gian làm mát. Buồng lái 1 và 2 cấu tạo đối xứng nhau ở 2 đầu của thân đầu máy, cả hai buồng lái đều có chức năng điều khiển như nhau. Trong buồng lái có bố trí bàn điều khiển, quạt gió, đèn chiếu sáng.
Đầu máy D5H thuộc lớp DH được chế tạo ở Công ty Đường sắt Queensland của Úc từ năm 1968 đến năm 1970 và có công suất 500 mã lực. Ở Queensland, nó được sử dụng chủ yếu dùng để chuyển ray.
Tổng công ty đường sắt Việt Nam mua cũ lại 13 chiếc đã qua sử dụng từ Úc. 13 đầu máy đã được giao từ năm 1991 đến 1995, hầu hết được giao cho Kho Yên Viên.Loại đầu máy này ban đầu được sản xuất để chạy trên đường sắt khổ 3 ft 6 in tại Queensland, Úc nhưng sau đó khi được đưa về Việt Nam lại được đổi để chạy trên đường sắt khổ hẹp, phục vụ với nhiều nhiệm vụ khác nhau.
Theo thống kê từ Tổng Công ty Đường sắt Việt Nam, tại thời điểm 31/12/2022, các doanh nghiệp kinh doanh đường sắt đang khai thác tổng cộng 258 đầu máy, 980 toa xe khách và 4.318 toa xe hàng. Tuy nhiên, số liệu tính toán đến ngày 31/12/2025, các doanh nghiệp kinh doanh đường sắt đường sắt sẽ phải dừng hoạt động khoảng 114 đầu máy, 1.472 toa xe hàng và 168 toa xe khách
Bảng kê số lượng đầu máy, toa xe hết niên hạn sử dụng đến năm 2050 cho thấy, trong 27 năm tới số đầu máy của đường sắt Việt Nam giảm từ 258 đầu máy chỉ còn 20 đầu máy.
Bộ GTVT cũng chỉ rõ, nếu đầu tư ngay tại thời điểm này, toàn bộ đầu máy, toa xe sẽ phải đầu tư loại sử dụng động cơ diesel, do hạ tầng chưa được điện khí hóa; đầu máy sử dụng năng lượng xanh đang ở giai đoạn thử nghiệm.
Đặc biệt, theo cam kết của Việt Nam tại Hội nghị lần thứ 26 các bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (COP26) đến năm 2050: Chuyển đổi 100% đầu máy, toa xe phát điện đường sắt sử dụng nhiên liệu sạch, nhiên liệu tổng hợp (không phát thải khí nhà kính). Như vậy, toàn bộ các đầu máy, toa xe hiện có và đầu tư mới đều phải dừng hoạt động và thay thế mới toàn bộ trước năm 2050.