Les premiers véhicules thermiques spécialisés dans le transport de voyageurs ont été conçus avant la Première Guerre mondiale sur la base de véhicules routiers, afin d'assurer une exploitation plus rapide et plus économique que les rames tractées par des locomotives à vapeur. Ils ont constitué une réponse à l'augmentation des coûts d'exploitation des lignes secondaires durant l'entre-deux-guerres, et d'importants constructeurs, tels que De Dion-Bouton, Decauville, Billard ont réalisé des autorails dont certains subsistent aujourd'hui encore sur des réseaux touristiques.
Dans les années 1935, la société Michelin construisit des michelines, autorails rapides équipés de roues spéciales munies de pneus brevetés : le pneurail. Bugatti réalisa également de tels véhicules de luxe.
Par la suite le terme de micheline a été abusivement utilisé pour parler d'autorail.
Le matériel thermique en France
Depuis longtemps, les engins thermiques ont été très utilisés en France...
D'abord expérimentée, la traction diesel ne s'est développée en France qu'à partir des années 1950, bien que la SNCF ait eu, dès 1938, les deux locomotives diesel les plus puissantes du monde (262 AD 1 et 262 BD 1) de type 2C2+2C2 constituées de 2 unités identiques constamment accouplées, et d'une puissance de 4400cv, commandées par le PLM en 1935.
En 1952, la SNCF décida de moderniser ses engins moteurs sur les lignes de moyen trafic en remplaçant la vapeur par le diesel. Les critères retenus pour les lieux de l'expérimentation étaient : obtenir un rendement convenable des engins, et centraliser les opérations périodiques d'entretien en un seul dépôt. C'est La Rochelle qui fut retenue avec les lignes vers Bordeaux,Nantes, Poitiers et Angoulême. Un appel d'offres a été lancé le , et Alsthom a été choisi pour fabriquer les 20 locomotives prototypes, numérotées d'abord 060 DB 1 à 20, puis CC 65001 à 65020.
Dans le même temps, une deuxième expérimentation commençait pour les trains lourds sur la ligne de Grande Ceinture de Paris. Les locomotives furent commandées à partir d'août 1952 aux CAFL de St Chamond. Elles furent numérotées 060 DA 1 à 35, puis CC 64001 à 35 et enfin CC 65501 à 35.
Aujourd'hui, les engins thermiques les plus utilisés pour la SNCF sont les X 73500 (appelés également "ATER") qui opèrent aux quatre coins de la France. Il subsiste toutefois encore des modèles plus anciens comme les X 2800, X 2100, X 2200 ou la grande famille des "Caravelles" représentée par les éléments automoteurs doubles, et par les éléments automoteurs triples.