キ620形ではキ600形で開放型となっていた車体後部の投炭室をc58形蒸気機関車類似の密閉式とし、ロータリー部分の形状や羽根車の駆動方式はキ600形を基本に整備性や除雪能力を改善するためボイラーはc58形、機関部はc12形蒸気機関車の設計を流用したものが搭載され、逆転器もキ600形の手動式から動力式になった。