第一艘柴油机船只其实也就是第一艘柴电动力船只，是1903年下水的俄罗斯的油船汪达尔号。而汽涡轮机推进的船则是从20世纪20年代才开始应用于美国田纳西级战列舰。而真正的在大型水面船只使用柴电动力则在更往后的时间发展。芬兰1929年开始建造的海岸巡逻舰Ilmarinen级，之后这种推进技术被广泛应用于破冰船之中。

一些当代的船只，比如游艇和破冰船上，使用电动机进行辅助推进帮助船只进行360度旋转从而使得船只更具有操作性。

还有一些船只使用燃气轮机但原理却基本相似。其实很大一部分船只的动力系统则是将各种轮机系统混和在一起的。比如玛丽二世女王号，在船的底部安有一组柴油机以及在顶部排气塔的一组燃气轮机。这里两组轮机都用于发电以供应发电机，船只的推进螺旋桨却并未与这两组的任何一组直接连接。

柴电系统是潜艇的主流推进技术。

柴电动力潜艇

柴电动力在第一次世界大战之前就已经成功地在潜艇上使用，由此潜艇的航程和自持力相比于较早的汽油机大大增加，从而将潜艇动力推向了一个新的纪元。在此之前，汽油机所使用的汽油具有挥发性，一旦汽油蒸汽弥散出燃料舱就会带来毁灭性的大火乃至爆炸。而柴油则挥发性小，这也使得潜艇燃料的装载和储存更简单更安全。

潜艇中柴电动力系统通常由柴油机、发电机、蓄电池与电动机组成。柴油机连接发电机，在水面航行时发电机由柴油机带动发电为潜艇中的蓄电池充电。而在下潜时，由于潜艇中的氧气有限，无法让柴油机继续运作，这时潜艇中的蓄电池为电动机提供电力，潜艇中动力传动轴切换连接至电动机提供。不过传动轴切换动力装置和长传动轴则通常会造成噪音和震动。

苏联有一些潜艇拥有三组动力装置，从而让潜艇的动力可以有更大的组合：比如三台柴油机或电动机同时运作，或者通过通气管让两台靠外的柴油机为蓄电池充电，中间的推进桨则由更安静的电动机继续运作等等。

柴电动力的性能被认为是常规动力潜艇中比较成功的，而且其研发和制造难度相对较低。很多国家的海军都通过进口潜艇之后仿制，从而增加本国的潜艇研究经验，同时降低制造成本。在两次大战之中，德国的一些柴电潜艇的设计相当出色，但也有一些并不太好。这些潜艇在战后提供给同盟国以及苏联之后，都很大程度上增加了各自国家的潜艇研制能力。美国很多旧式潜艇的传动轴相互垂直，这种大噪音的设计在之后被遗弃。还有一些旧式潜艇的轮机舱都被从中切成两半，然后再将潜艇拉长以弥补舱室的空间，以这种方式让柴油机更稳定更可靠，但在接受德国的潜艇技术之后很多欧洲潜艇的柴油机都显示出了进步。

现代柴电潜艇的推进桨通常不会直接连接到柴油机，通常来说每个推进桨对应一个电动机，两个或更多的柴油发电机负责为潜艇提供电能并为电池充电。这种设计由于将潜艇动力系统的噪音有效的控制在内壳里，从而很大程度上减少了潜艇的噪音及声音标记，甚至一些核潜艇也用这种设计减少反应堆舱直接对外产生的噪音。其中以法国的核潜艇尤为出众，另外中国的093型核潜艇也采用这种技术，不过093型采用涡轮电机提供推进动力。

在20世纪20年代，柴电技术第一次应用于调车机车和列车机车中用于在铁轨中移动，挂载和解挂列车。第一个列车机车由美国机车公司建造，ALCO HH系列柴电调车机车于1931年开始投入系列化生产。在20世纪30年代，这个系统首先接受了流线型外壳设计，并在当时成为了速度最快的列车。柴电动力在当时成为了相当流行的动力设计，其大大简化了将动力传输到轮子的过程，并且由于两个可以同时工作，从而让保养周期和要求降低，相比下动力直接传输则会造成整个传动系统极为复杂。另外一些研究试图用过液压系统传动，并且已经证实这种系统比柴电系统更有效率，但无论直接传动还是液压传动都极为复杂使得这两种系统都很难吸引公众和机车制造商的眼光。

柴电动力客车

有一些大客车已经用电力或者混合动力。通过使用柴油机和BAE系统在刹车时产生的能量为电池充电从而运作电动机。通常来说柴电混合动力的客车通常比纯内燃机的大客车更安静。一些大客车可以让驾驶员选择使用纯电力或者内燃机作为推进动力机，但也有一些混合动力车车则仅仅在加速和待速状态书用电机，其他时候则仍然使用燃机。

柴电动力卡车

使用柴电动力的卡车：

• 一些大型的自倾卸重卡车，诸如Liebherr T 282B、LeTourneauL-2350

• 美国国家航空和宇宙航行局（NASA）的巨型运载车航天飞机运输车

• 三菱汽车生产的三菱Mitsubishi Fuso Canter Eco Hybrid商用卡车

• 道奇公司的测试型卡车道奇赛跑者（Dodge Sprinter）

• 万国底盘与柴油发动机公司出产的DuraStar型卡车

• 混合动力车辆

• 混合动力铁路车辆

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