不經濟，這是蒸汽機車被淘汰的主要原因。蒸汽機車要先燒煤為鍋爐水加溫，通過煤炭燃燒到一定熱量再經過鍋爐內的煙管過熱管，加熱鍋爐胴體蒸發蒸汽，還要經過一系列復雜的加熱干燥轉換，進入氣缸，推動鞲鞴，搖動機車動輪做功。

蒸汽機車熱效率很低，鍋爐內燃料燃燒的熱量只有一部分轉變為蒸汽的熱能，鍋爐的效率一般為50％～80％。蒸汽在汽機內作功，汽機效率只有10％～15％。

此外，在汽機到輪周的力傳遞中，機械效率為80％～95％。因此蒸汽機車的高熱效率只有8％～9％，而且在車站停車，在機務段整備、停留等仍需消耗燃料，所以實際熱效率只有5％～7％。大部分熱能都被排放浪費了。