程、二级增压带中间冷却的V型中速柴油机，气缸直径为260毫米，活塞行程为260毫米，额定转速为每分钟1000转，装车功率为6000马力（4,412千瓦），单位燃料消耗量为158～166克/有效马力·小时。柴油机采用了二级增压系统，第一级是单级轴流式废气涡轮增压器，第二级是由离心式鼓风机组成的单级机械增压器，每级增压器均设有增压空气中间冷却器（中冷器）。柴油机具有两条废气排放管，分别对应两排气缸。柴油机整体净重22,600公斤。由于大功率柴油机启动负荷较大，TE136型机车使用柴油机空气启动系统。机车起动