由內燃機驅動的發電機。它起動迅速，操作方便。但內燃機發電成本較高，所以柴油發電機組主要用作應急備用電源，或在流動電站和一些大電網還沒有到達的地區使用。柴油發電機轉速通常在1000轉/分以下，容量在幾千瓦到幾千千瓦之間，尤以200千瓦以下的機組應用較多。它制造比較簡單。柴油機軸上輸出的轉矩呈周期性脈動，所以發電機是在劇烈振動的條件下工作。因此，柴油發電機的結構部件，特別是轉軸要有足夠的強度和剛度，以防止這些部件因振動而斷裂。此外，為防止因轉矩脈動而引起發電機旋轉角速度不均勻，造成電壓波動，引起燈光閃爍，柴油發電機的轉子也要求有較大的轉動慣量，而且應使軸系的固有扭振頻率與柴油機的轉矩脈動中任一交變分量的頻率相差20％以上，以免發生共振，造成斷軸事故。

柴油發電機組主要由柴油機、發電機和控制系統組成，柴油機和發電機有兩種連接方式，一為柔性連接，即用連軸器把兩部分對接起來，二為剛性連接，用高強度螺栓將發電機鋼性連接片和柴油機飛輪盤連接而成，目前使用剛性連接比較多一些，柴油機和發電機連接好后安裝在公共底架上，然后配上各種傳感器，如水溫傳感器，通過這些傳感器，把柴油機的運行狀態顯示給操作員，而且有了這些傳感器，就可以設定一個上限，當達到或超過這個限定值時控制系統會預先報警，這個時候如果操作員沒有采取措施，控制系統會自動將機組停掉，柴油發電機組就是采取這種方式起自我保護作用的。傳感器起接收和反饋各種信息的作用，真正顯示這些數據和執行保護功能的是機組本身的控制系統。