디젤동차(Diesel Railcar)는 디젤 엔진을 주 동력원으로 사용하여 스스로 주행할 수 있는 철도 차량을 의미한다. 별도의 기관차가 객차를 견인하는 동력 집중식 방식과 달리, 차량 하부나 차체 내부에 엔진과 동력 전달 장치가 탑재되어 있어 독립적인 운행이 가능한 것이 특징이다. 단독으로 운행되기도 하지만, 수송량을 늘리기 위해 여러 대의 차량을 연결하여 제어하는 디젤 동력 분산식 열차(DMU, Diesel Multiple Unit) 형태로 운용되는 경우가 일반적이다.

이 차량의 구동 방식은 엔진에서 발생한 동력을 바퀴로 전달하는 메커니즘에 따라 크게 기계식, 액체식, 전기식으로 분류된다. 초기에는 자동차와 유사하게 클러치와 기어 변속기를 사용하는 기계식이 도입되었으나, 대용량 동력 전달과 총괄 제어의 어려움으로 인해 현재는 거의 사용되지 않는다. 대신 유체 토크 컨버터를 이용해 부드럽게 변속하는 액체식과, 디젤 엔진으로 발전기를 돌려 생산된 전기로 모터를 구동하는 전기식(DEMU)이 주류를 이룬다. 특히 전기식은 효율과 제어 성능이 우수하여 현대적인 디젤동차에 널리 채택되고 있다.

디젤동차의 가장 큰 장점은 전차선과 변전소 등 막대한 비용이 드는 전력 공급 설비가 없는 비전철화 구간에서도 운행이 가능하다는 점이다. 또한, 동력이 여러 차량에 분산되어 있어 기관차 견인 방식에 비해 가속 및 감속 성능이 우수하며, 경사 구간 등판능력이 좋다. 종착역에서 기관차를 분리하여 반대편으로 이동시키는 입환 작업이 필요 없어 운영 효율성이 높고, 열차의 편성을 탄력적으로 조절하기 쉽다는 이점도 있다.

그러나 단점으로는 각 차량마다 엔진이 장착되어 있기 때문에 소음과 진동이 객실로 유입되기 쉬워 승차감이 전기동차에 비해 떨어질 수 있다는 점이 꼽힌다. 또한, 디젤 연료 연소 과정에서 발생하는 배기가스로 인한 대기 오염 문제와 탄소 배출 이슈가 존재하며, 엔진과 변속기 등 복잡한 기계 장치가 차량마다 설치되어 있어 유지 보수 비용이 상대적으로 높다. 이러한 이유로 전철화가 완료된 간선 구간에서는 전기동차(EMU)가 디젤동차를 대체하는 추세이다.

대한민국 철도 역사에서도 디젤동차는 중요한 역할을 수행했다. 과거 통일호, 비둘기호 등 완행 열차부터 시작하여, 유선형 디자인으로 유명했던 새마을호 디젤동차(DHC), 통근형 디젤동차(CDC), 그리고 이를 개조한 무궁화호(RDC) 등이 전국 각지를 누볐다. 최근에는 철도의 전철화율이 급격히 높아지고 친환경성이 강조됨에 따라 노후화된 디젤동차는 점차 퇴역하고 있으며, 그 자리는 간선 전기동차나 수소 열차와 같은 차세대 친환경 차량으로 대체되고 있다.