JR化後には、各社で運用や投入線区に特化した改造・更新などが施工された。
JR東日本の改造車.
車体更新工事や特別保全工事による延命のほかに運用線区での実態に合わせて多くの車両がセミクロスシート化されたが、JR東日本では車両番号を改番しない大きな改造に以下の事例が存在する。
機関換装と防火対策.
車両更新工事.
「よねしろ」「月山」グレードアップ車.
訓練車化改造.
JR東海の改造車.
JR西日本の改造車.
エンジン換装は行われなかったものの、多くの車両が延命工事を受けた。「能登路」や「みよし」などローカル線の急行運用に就く車両はシートの取り替えや塗装変更を行った。ローカル線に運用する車両はワンマン運転対応工事、セミクロスシート化したものも多い。
ワンマン化改造（JR西日本）.
JR四国の改造車.
JR九州の改造車.
ジョイフルトレイン・観光列車への改造.
東日本地区のジョイフルトレイン.
「こまち」→「おばこ」.
カーペット車（新潟地区）.
「サロンエクスプレスアルカディア」.
「エーデルワイス」.
「グラシア」→「こがね」.
西日本地区のジョイフルトレイン.
「ふれあいパル」.
「リゾートサルーン・フェスタ」.
「ビバ・ウエスト」.
「セイシェル」.
四国地区のジョイフルトレイン.
「旅立ち」.
「レインボー」.
「旅立ち」を含めて計画当初から本州方面への団体・臨時列車運用が考慮されていたため、当時のJR四国に所属する特急形を除いた気動車で唯一本州地区対応の列車無線機が搭載された。
サイクル列車.
九州地区のジョイフルトレイン.
「らくだ」.
「吉四六」→「ジョイフルトレイン大分」.
「サウンドエクスプレスひのくに」.
「ゆ〜とぴあ」.
「サルーンエクスプレス」.
「ジョイフルトレイン長崎」.
後に熊本地区へ転属して「ジョイフルトレイン熊本」となった。
「アクアエクスプレス」.
「ふれあいGO」.
「しらぬい」.
運用.
優等列車への投入.
普通列車などへの転用.
普通列車で運用することを前提に運用路線に特化させた以下の改造が施工された車両も登場した。
国鉄分割・民営化後の運用.
JR東日本.
なお、末期まで本系列が所属した車両基地について以下で解説を行う。
JR東海.
JR西日本.
JR四国.
JR九州.
同型車.
譲渡車.