【蒸気タービン機関車】
ピストンの代わりにタービンで蒸気の運動エネルギーを動力にする蒸気機関車。タービンは部分負荷で熱効率が悪い。そのため、過去に製造されたことがあったがピストン式に淘汰された。
【電気式蒸気機関車】
ボイラーで蒸気タービンを回して発電して、電気モーターで走行する。蒸気機関が発電専用になり最大負荷で運用できるため熱効率が改善するほか、モーターの制御をインバータで行うので、蒸気機関の構造がシンプルになり、運転も容易。
【蒸気式電気機関車】
架線集電した電気でボイラーを沸かして蒸気を動力として走行する。煙を出さないのできれい。ちなみに電気ボイラーで蒸気タービンを回して発電すると単なる熱損失の大きい電気機関車になってしまう。
【石炭ガス化内燃機関車】
石炭をガス化炉でガス化してガスエンジンと液体変速機で走行する。石炭をボイラーで炊くよりも排気がきれい。
【石炭ガス化燃料電池機関車】
石炭をガス化炉でガス化して燃料電池（SOFC）で発電して電気モーターを回す。石炭はエネルギー密度が高く、貯蔵も容易。SOFCからは二酸化炭素と排熱が出るが、煙突から排出すればよい。
【水電解燃料電池機関車】
架線集電で水を電気分解して、取り出した水素を燃料電池（PEFC）で発電して電気モーターを回す。水なら常温で液体なので水素や都市ガスよりも貯蔵が容易だし、水なら容易に入手できる。
【軽油燃料電池機関車】
ディーゼル機関車と同様に軽油を燃料とするが、内燃機関の代わりに燃料電池（SOFC）とモーターで走行する。出力が小さい場合には内燃機関よりも燃料電池の方が熱効率が高い。
【蒸気機関で発電する磁気浮上鉄道】
磁気浮上鉄道の動力源は地上にあるので、高効率の大型石炭火力発電所で発電できる。中部電力の火力発電所の電力でリニア中央新幹線を走らせればこの方式になる。ということはリニア中央新幹線は未来のSLだったのか。