Lokomotif listrik
Jenis > Arus searah dan bolak-balik

Perbedaan paling mendasar terletak pada pilihan AC atau DC. Sistem awal menggunakan DC, karena AC belum benar-benar dipahami dan bahan isolasi untuk saluran tegangan tinggi tidak tersedia. Lokomotif DC biasanya beroperasi pada tegangan yang relatif rendah (600 hingga 3.000 volt); karena itu peralatannya relatif masif karena arus yang terlibat besar untuk mengirimkan daya yang cukup. Daya harus dipasok pada interval yang sering karena arus tinggi mengakibatkan kerugian sistem transmisi yang besar.
Ketika motor AC dikembangkan, lokomotif tersebut menjadi tipe yang dominan, terutama pada rute yang lebih panjang. Tegangan tinggi (puluhan ribu volt) digunakan karena ini memungkinkan penggunaan arus rendah; kerugian transmisi sebanding dengan kuadrat arus (mis. dua kali arus berarti empat kali kerugian). Dengan demikian, daya tinggi dapat dialirkan sejauh-jauhnya dengan kabel yang lebih ringan dan lebih murah. Trafo di lokomotif mengubah daya menjadi tegangan rendah dan arus tinggi untuk menggerakkan motor. Sistem ini tidak dapat digunakan dengan lokomotif arus searah karena tidak ada cara untuk melakukan transformasi tegangan/arus untuk DC seefisien yang dicapai oleh transformator AC (trafo hanya beroperasi pada arus AC).
Traksi AC kadang-kadang masih menggunakan kabel LAA ganda, bukan kabel fase-tunggal. Arus tiga fasa yang dihasilkan akan menggerakkan motor induksi, yang tidak memerlukan komutator sensitif dan memungkinkan realisasi abar regeneratif yang lebih pakem. Kecepatan dikontrol dengan mengubah jumlah pasangan kutub di sirkuit stator, dengan percepatan dikendalikan dengan mengalihkan resistor tambahan masuk atau keluar, dari rangkaian rotor. Kabel dua-fase cukup rumit di dekat wesel, yang fase-fase tersebut harus saling bersilangan. Sistem ini banyak digunakan di Italia utara hingga tahun 1976 dan masih digunakan pada beberapa rel kereta api Swiss. Kelayakan sederhana rem listrik mekanisme-tak-boleh-gagal (failsafe) memberi keuntungan dari sistem, namun memberi kerugian pada kontrol kecepatan dan jalur dua fase tersebut.
Lokomotif penyearah, yang menggunakan transmisi daya AC dan motor DC, adalah umum, meskipun komutator DC memiliki masalah saat dinyalakan dan bila berjalan pada kecepatan rendah.[perlu dijelaskan] Lokomotif listrik canggih saat ini menggunakan motor induksi AC tiga fase tanpa sikat. Mesin polyphase ini ditenagai dari inverter berbasis GTO, IGCT, atau IGBT. Biaya perangkat elektronik di lokomotif modern dapat mencapai 50% dari harga kendaraan.
Traksi listrik memungkinkan penggunaan pengereman regeneratif, yang motornya sendiri dapat bertindak sebagai rem dan menjadi generator yang mengubah gerakan kereta menjadi tenaga listrik yang kemudian diumpankan kembali ke jalur. Sistem ini sangat menguntungkan dalam operasi pegunungan, karena saat kereta melewati turunan dapat menghasilkan sebagian besar daya yang dibutuhkan bila kereta menanjak lagi. Sebagian besar sistem memiliki tegangan karakteristik dan, bila AC, frekuensi sistem. Banyak lokomotif telah dilengkapi untuk beroperasi di banyak jenis tegangan dan frekuensi ketika sistem tumpang tindih atau ditingkatkan. Lokomotif FL9 Amerika dilengkapi untuk menangani daya dari dua sistem listrik yang berbeda dan juga dapat beroperasi sebagai diesel-listrik.
Meski saat ini sebagian besar sistem elektrifikasi beroperasi pada AC, banyak sistem DC masih digunakan - misalnya, di Afrika Selatan dan Inggris (750 V dan 1.500 V); Belanda, Jepang, Irlandia (1.500 V); Slovenia, Belgia, Italia, Polandia, Rusia, Spanyol (3.000 V) dan Washington DC (750 V).