昨今ではディーゼルエンジンの環境に対する悪影響（大気汚染や酸性雨、地球温暖化）が強く指摘され、気動車やディーゼル機関車のエンジンにも環境対策を施す例が見られるようになった。

現在はエンジンの直噴化、ユニットインジェクターやコモンレールと電子制御インジェクターの組み合わせによる超高圧、多段燃料噴射の導入、自動車用エンジンで培われた熱効率向上など機関の改良が行なわれている。また DPF 取付や尿素による排気ガス浄化、燃料のバイオディーゼルへの移行といった環境対策技術も導入されつつあり、変速、駆動系の改良も進んでいる。

さらに燃料電池を用いた車両も研究されており、現状の燃料電池の超々高コスト・貴金属使用が改善されれば鉄道用として導入される可能性もある。