柴油机（苏联国家标准GOST型号为16ЧН26/26），为16气缸、四冲程、二级增压带中间冷却的V型中速柴油机，是在2TE121型机车所使用的2В-5Д49型柴油机基础上，为适应寒冷气候的使用环境改进而成。柴油机装车功率为3000马力（2,942千瓦），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，最低稳定转速为每分钟350转。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，两级增压器之间设有增压空气中间冷却器（中冷器）。