Les locomotives à turbine à gaz ont été mises au point dans plusieurs pays au XXe siècle. Elles utilisent une turbine similaire à celle que l'on rencontre dans les avions ou les hélicoptères pour entraîner un axe de sortie.
La transmission rencontre alors à peu près les mêmes contraintes que pour les locomotives diesel et on observe les mêmes solutions : transmission mécanique, transmission électrique (similaire à la solution diesel-électrique) ou transmission hydraulique.
Les turbines à gaz ont un rapport (poids, encombrement) / puissance incomparable, mais elles sont aussi très bruyantes.