R20型柴電機車，是台灣鐵路管理局所擁有的柴電機車，自1960年至1966年間總共引進52輛。除了數量上為台鐵最多，亦是台鐵首度啟用之柴電機車，為台灣鐵路機車柴油化之先聲。
R20型52輛為美國GM-EMD公司產品，原廠形式為EMD G12型，自1960至1966年間分三批進口台灣。
R21-R50為12-567C引擎，R51-R72為12-567E引擎，動輪則統一使用A1A-A1A配置。
R21-R24
1950年代中期，台灣鐵路為提升運能，經美援顧問公司評估，以兩大計畫為主軸，分別是號誌自動化與機車柴油化。於是在1958年，台鐵經過公開招標採購了第一批柴電機車－R0型。次年，台鐵又申請美國國際開發基金貸款（Development Loan Fund, DLF）採購柴電機車，並向美國三廠(GM-EMD、GE、ALCO)直接議價，最後由GM-EMD公司取得這張合約，供應台鐵4輛大型幹線用G12型和7輛支線用GL8型柴電機車。1960年4月3日，4輛大型柴電機車G12型運抵基隆港，隨即運往台北機廠組裝，4月8日公開記者拍攝試運轉情形，台鐵將本型車給予型式為R20型。5月1日起，4輛R20型投入縱貫線正班車運轉，正式開啟台灣鐵路柴油化機車時代。這四輛台鐵最古老的柴電機車至2016年3月為止均還在使用中，在台灣啟用已56年
R21-R24依車輛運用配屬在彰化機務段。(資料來源:臺灣鐵路管理局2016.3.9)
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R25-R50
1960年底，台鐵再次申請美國國際開發基金貸款申購31輛柴電機車，由於美援顧問建議，台鐵機車應當標準化。於是台鐵直接向美國GM-EMD議價採購與前一批11輛柴電機車採購案內相同形式之機車，包含26輛G12型和5輛GL8型。1961年2月28日起，26輛G12型增備車分批運抵台灣，台鐵編為R25-R50號。此批增備車和第一批R21-R24為原廠同型車，僅運轉控制設備有略為不同。2009年：R27、R35、R41、R44報廢除籍，已全數解體。R29同樣因事故報廢，但除籍年份不明。
依車輛運用配屬在彰化機務段:R28.R31.R32.R34.R37.R38.R40.R42.R43.R47.R48.R49。（R25-R27、 R29、R30、R33、R35、R36、R39、R41、R44-R46及R50已報廢）(資料來源:臺灣鐵路管理局2016.3.9)
2009年：R27報廢除籍，已全數解體。
R29因事故報廢，但除籍年份不明。
2009年：R35報廢除籍，已全數解體。
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2009年：R41報廢除籍，已全數解體。
2009年：R44報廢除籍，已全數解體。
2009年：R61報廢除籍，已全數解體。
2012 南投火車好多節DT668蒸汽機車、R40柴電機車及四輛TP32200型普通客車廂
DT 668煤[爭氣]之南投火車好多煙& FPV視訊遙控8軸空拍機凌空掃攝.
R51-R72
由於美援政策緊縮，造成台鐵車輛採購出現一段停滯，直到1965年才再度以世銀貸款採購43輛柴電機車。經公開招標，本案再一次由GM-EMD公司以22輛G12型和21輛GA8型得標。此批柴電機車於1966年9月運抵台灣，其中22輛G12型經台鐵編號R51~R72號。由於進口年代的差異，這批車在台鐵內部亦有稱為R50型，但是正式紀錄仍是屬於R20型。這批22輛車為台鐵引進第三批G12型，但是和先前的30輛G12型略有不同。第一，本型車已經取消總控重連運轉裝置。第二，引擎曲軸箱採用新型的E型，電路設計亦有差異。本批車最特別的是R71與R72裝有電軔(Dynamic Brake)，為台鐵車輛首度裝置。但是後期因保養問題，該項在當時可說是創新的裝置已經在1980年拆除。2009年：R61報廢除籍，已全數解體。
R62依車輛運用配屬在花蓮機務段;其餘R51-R72則依車輛運用配屬在彰化機務段:R52.R54.R55.R62.R64.R66.R67.R68.R69.R71.R72（R50、R51、R53、R56-61、R65及R70已報廢）(資料來源:臺灣鐵路管理局2016.3.9)。
2009年：R61報廢除籍，已全數解體。
配屬
R20型於2012年中大多數配屬在彰化機務段，除R62號配屬於花蓮機務段與R67號在台東機務分段。
運用
R100型柴電機車啟用前，大多數高級旅客列車，包含1961年6月開行之觀光號特快車，均以R20型做為主要牽引用機車。
台鐵西部幹線電氣化以後，R20在西部主要將其使用於普通車、貨運、行李等車，在東部幹線牽引包含復興號、莒光號、快車在內等客貨列車。2010年時的運用則以林口線貨物列車以及其他西部幹線貨物列車牽引工作為主，另包含新竹貨運站、彰化站、嘉義、高雄等車站調車工作。
在2010年時，為了要慶祝莒光號營運40週年，而特別將R40恢復成西部幹線鐵路電氣化以前的舊式藍色塗裝，但塗裝顏色太過鮮豔，引起了不小的爭議。
2010年11月10日／20日／30日，配合《火車環島接力─百年車站巡禮》活動擔任郵輪式列車。（動態行駛，區間為嘉義至屏東） 2011年9月28日大改點起，原固定使用R20牽引的屏東線區間車班次均改用R100牽引
報廢
在台北港啟用與台東線電氣化完工以後，將造成林口線的運煤業務終止，以及東幹線將有大量多餘柴電機力。平均車齡近50年，使用已超過年限近20年的R20型柴電機車列為報廢淘汰首先考慮對象，因此台鐵規劃分批分期淘汰R20型。2009年已停用9輛，原規劃2010年度還要停用10輛，但是由於新款柴電機車採購延宕而暫緩報廢計畫,今年僅停用8輛機車(至2014年7月)，尚有27輛仍使用中。
報廢及改贈車輛
- 1994年6月22日：1009次自強號（EMU100）在新竹站冒進號誌，與進站中之貨列（R39）發生側撞事故，導致R39受損嚴重，於1999年報廢除籍。
- 1995年9月12日：283次平快（R53）與4004次行包（E326）於后里站南端發生邊撞事故，導致R53受損嚴重，於1999年報廢除籍。
- 2005年，R25事故報廢，但報廢原因不明。
- 2006年7月4日：R56、R57、R58、R59贈送給馬拉威共和國，但在台灣和馬拉威斷交後維修技術支援中斷，現只剩R58尚可使用。
- 2008年：R30、R33、R36、R50報廢除籍。其中前三輛於2009年4月招標後解體，但R50除籍後，保存於台鐵彰化機務段，它也是R20型中最著名的一台傳奇車頭。曾經於1963年時在新竹的頭前溪事故中整輛摔入河中完全毀損，後來經台鐵將其分解打撈上岸後運回台北機廠整輛重新復活再次上路。並於1991年8月牽引台鐵東勢線的最後一班客運列車，被鐵道迷們稱為「台鐵的不死鳥」。
- 2013年8月，隸屬東分機的R67號改配彰化機務段，於當月20日由7802次迴送彰化。
- 2014年也停用R26、R45、R46、R51、R60、R63、R65和R70號柴電機車（原廠已經停止供料且該型車已經停產）
- 2015年3月31日，R70與復興號車廂40SP20038轉贈給桃園市私立清華高級中學做為該校軌道車輛科的教材之用。
- 2015年5月，R26、R45、R46以及9月，R68遭報廢除籍。
- 2015年停用R52、R64、R67三部。
新竹站列車紀錄(R40煤列、E216莒光號、EMU300、EMU500、R22煤列、E327、CK124+CK101+DR2050)
