La aparición de las locomotoras diésel-eléctricas en la primera parte del siglo XX aceleró el final de las locomotoras de vapor. No obstante, se emplearon en América del Norte y Europa hasta mediados del siglo y continuaron siendo utilizadas en otros países hasta el final del siglo XX. Aunque pueden ser máquinas bastante sencillas y adaptables a una gran variedad de combustibles, son menos eficientes que los motores diésel o eléctricos y requieren un mantenimiento constante que implica un trabajo considerable. Se debe suministrar agua en muchos puntos a lo largo del recorrido, lo que representa un problema en áreas desérticas o donde el agua de la zona no resulta adecuada. El mecanismo de vaivén de la biela hace que los esfuerzos sobre las ruedas motrices se apliquen a tirones y que éstas golpeen los rieles y los desalineen, haciendo necesario más trabajo de mantenimiento de las vías. Las locomotoras de vapor requieren varias horas de calentamiento de la caldera con el fuego encendido antes de que puedan ser operativas, y al final de la jornada seguir un procedimiento para retirar las cenizas y limpiar la escoria adherida a la parrilla. A diferencia de las locomotoras diésel o eléctricas, cuya puesta en funcionamiento y parada al final del trabajo resulta mucho más rápida y sencilla. Por último, el humo que emiten las locomotoras de vapor puede resultar objetable.