ТУ4 (тепловоз узкоколейный тип 4 «четвёртый») — маневрово-вывозной грузо-пассажирский четырёхосный тепловоз для железных дорог колеи 750 мм.
В середине 60-х годов, в связи с увеличением объёмов перевозок на УЖД лесной промышленности, возникла потребность в локомотивах с большей мощностью, чем у существовавших на тот момент тепловозов. Ввиду специфики узкоколейного транспорта (состояние пути, наличие кривых малого радиуса), которая ограничивала длину поездов, достаточно было достигнуть мощности тепловозов в 400 л. с., с возможностью работы двух локомотивов по системе многих единиц. Тепловозы ТУ2 и ТУ3, выпускавшиеся в то время, имели чрезмерно большую нагрузку на ось (8 т) и довольно сложную для промышленного железнодорожного транспорта электрическую передачу. Так же, кузов вагонного типа, которым обладали эти тепловозы, в условиях частой смены направления движения и усиленного наблюдения за составом и путями не мог быть удобным для локомотивных бригад. В связи с вышеизложенным, Камбарский машиностроительный завод разработал новый тип узкоколейного локомотива с гидравлической передачей, который получил обозначение ТУ4.
Тепловоз ТУ4 представляет собой локомотив, внешне напоминающий трактор, мощностью 250 л.с. и сцепным весом 18 т. Он предназначен для перемещения состава по железным дорогам колеи 750 мм на лесозаготовках, торфоразработках, карьерах, заводских путях и т.д. Тепловоз может перемещать состав весом 250 т на подъём 0,1 % со скоростью 10 км/ч, имеет кузов кабинно-капотного типа и гидромеханическую передачу, благодаря которой у него хорошие динамические качества, экономичная тяговая характеристика, простое управление. Тепловоз ТУ4 — тележечной конструкции; две двухосные тележки с мягким рессорным подвешиванием обеспечивают тепловозу хорошую проходимость по неровностям пути, мягкость хода, хорошую вписываемость в кривые. Рама тепловоза опирается на тележки в восьми точках, что обеспечивает ему мягкость и бесшумность хода. На тепловозе ТУ4 установлен дизельный двигатель У1Д6-250ТК, который развивает мощность 250 л. с. при номинальном числе оборотов 1500 в минуту. Крутящий момент от двигателя на оси передаётся через гидротрансформатор и реверсивную двухступенчатую коробку передач. Тепловоз ТУ4 — кабинно-капотного типа. Под передним капотом, имеющим удлинённую форму, размещены: двигатель, гидропередача, топливный и масляные баки, компрессоры, система охлаждения двигателя и гидротрансформатора. Задний капот по форме такой же, как и передний, но немного короче. В нём размешены аккумуляторные батареи и багажник для хранения инструмента и снаряжения к тепловозу. Кабина машиниста расположена между передним и задним капотами. Она цельнометаллическая, внутри обшита фанерой, имеет хорошую обзорность, в холодное время года обогревается специальными подогревателями. Для работы в ночное время тепловоз оборудован 24-вольтовой электроосветительной аппаратурой.