A locomotiva diesel-hidráulica ou é uma locomotiva que usa transmissão hidráulica para conduzir a força do motor primário a diesel para as rodas.
Nesse tipo de locomotiva, a força é transmitida para as rodas por um mecanismo chamado conversor de torque. Um conversor de torque consiste de três partes principais: bomba, estator e turbina. A bomba é permanentemente conectada ao motor propriamente dito; o estator é a parte fixa, responsável por direcionar o fluxo do fluido; a turbina é a parte movida, permanentemente conectada à caixa de velocidades, por exemplo. Não existe contato entre a bomba e a turbina.
Para desenvolver velocidade e potência nas faixas requisitadas por uma locomotiva, algumas partes adicionais tem que ser colocadas. Um método é conjulgar uma caixa de câmbio ao conversor de torque, que troca de relações automaticamente, similar a um sistema de transmissão automática de automóveis. Outro método é prover vários conversores de torque, cada qual com uma faixa de potência, possibilitando abranger uma grande faixa de velocidades com potência. Todos os conversores de torque são permanentemente conectados, entretanto somente o necessário para o uso é ativado, cortando o fluxo de fluido do outro. A troca de um para o outro pode ser feita com carga aplicada sobre o sistema, tornando a troca muito suave.
Locomotivas diesel-hidráulicas são pouco mais eficientes que as diesel-elétricas DC. Entretanto, versões iniciais eram mais complicadas mecanicamente e tinham maior tendência a quebrar. Esse tipo de transmissão foi desenvolvido na Alemanha.