电力机车根据使用场合和功能，主要分为工矿电力机车和干线电力机车两大类。工矿电力机车通常采用直流制，功率和速度相对较小，按机车的粘着重量分级，如150吨、100吨等，主要用于标准轨距线路，而轻型机车则适应窄轨线路。干线电力机车则根据用途分为客运、货运、客货两用和调车机车，其分类依据是电气化铁路采用的电流制，包括直流和交流两种形式。
其中，HXD3型货运电力机车采用直流电力，接触网电压为1500伏或3000伏，早期通过调节电阻和电动机串联-并联转换进行起动和调速，但这种方式存在效率低和线路复杂的问题。随着技术进步，直流斩波技术逐渐替代了这种传统方法，通过磁场削弱提升机车速度和功率。SS9型客运电力机车采用交流电，电压20或25千伏，根据地区差异，也有采用低频交流供电的版本。
电力机车根据其电气设备和电机类型，主要分为三类：整流器电力机车，如“韶山”1型，采用单相-直流系统，通过变压器和整流装置将交流电转化为直流，为脉流串励电动机供电；单相整流子电动机电力机车，适用于低频交流线路；交-直-交流电力机车，如“E120”，则先整流再逆变为三相交流电，驱动三相异步或同步牵引电动机。
电力机车通过接触网获取电能，分为直流、交流和交-直流-交流三种供电方式。直流机车在简化设备的同时，接触网电压较低，建设成本较高；交流机车接触网电压提升，减少了有色金属消耗；而交-直-交流机车则通过电子技术和变流装置实现调速，具有高效和潜力巨大的特点。电力机车因其速度、爬坡能力和环保性，在世界各地得到了快速发展，从早期的西门子和爱迪生的发明，到中国“韶山”系列的不断进步，都展现了电力机车技术的不断演进。
电力机车由牵引电动机驱动车轮的机车。电力机车因为所需电能由电气化铁路供电系统的接触网或第三轨供运行中的电力机车给，所以是一种非自带能源的机车。电力机车具有功率大、过载能力强、牵引力大、速度快、整备作业时间短、维修量少、运营费用低、便于实现多机牵引、能采用再生制动以及节约能量等优点。使用电力机车牵引车列，可以提高列车运行速度和承载重量，从而大幅度地提高铁路的运输能力和通过能力。