电气机车本身不带原动机，靠接受接触网送来的电流作为能源，由牵引电动机驱动机车的车轮。电气机车具有功率大、热效率高、速度快、过载能力强和运行可靠等主要
优点，而且不污染环境，特别适用于运输繁忙的铁路干线和隧道多，坡度大的
山区铁路。
电气机车是从接触网上获取电能的，接触网供给电气机车的电流有直流和交流两种。由于电流制不同，所用的电气机车也不一样，基本上可以分为直-直流电气机车、交-直流电气机车、交-直-交流电气机车三类。
直－直流电气机车采用直流制供电，
牵引变电所内设有整流装置，它将
三相交流电变成直流电后，再送到接触网上。因此，电气机车可直接从接触网上取得直流电供给直流串励牵引电动机使用，简化了机车上的设备。直流制的缺点是接触网的电压低，一般为l500V或3000 V，接触导线要求很粗，要消耗大量的有色金属，加大了建设投资。
1866年，德国工程师
西门子与技师哈卢施卡联营创立电机公司，发明强气发电机，制成世界上第一列电气机车。第二年在巴黎博览会上展出，震惊了许多人。1879年，在柏林的工商业博览会上，这辆世界最早的电气
火车公开试运行。
列车用电动机牵引，由带电铁轨输送电流，功率为3马气，一次可运旅客18人，时速7公里。两年之后1881年，
柏林郊外铺设了规模虽小，但为世界最初营业用的电车路线。同时德国又试验成功驾空接触导线供电系统，使电气机车的供电线路由地面转向空中，机车的电压和功率都大大提高。