キハ90形・キハ91形で新規開発された延長リンク+ウィングバネ複合軸箱支持方式を採用する、DT36B・TR205B仮想心皿方式空気ばね台車が引き続き採用された。これらは片側台車2軸駆動のために設計されたものであり、トランサム（横梁）中央を推進軸が貫通している。このため揺れ枕吊りとボルスタ（心皿）を廃して推進軸との干渉を回避し、荷重は左右の側梁中央直上に車体直結のダイアフラム式空気ばねを載せてここで受け止め、台車の首振りおよび牽引力の伝達は、空気ばねの横剛性（たわみにより台車の首振りを許容）と台車の枕梁と車体を直結するボルスターアンカーにより台車の位置決めをする仮想心皿方式を用いることで代替している。また、逆転機は変速機内装とされたため、動台車には最終減速機のみが各軸に搭載されている。なお、延長リンク+ウィングバネ複合軸箱支持方式については延長リンクのスパンが過大で軸箱支持機構としての横剛性が低く、120 km/h運転時に1軸蛇行動が発生しやすいことが運用開始後に指摘されており、後述する台車枠交換時にペデスタル（軸箱守）で軸箱の上下動を案内するウィングばね構造に変更されている。
山岳線での運用主体ということもあり、中間車（動力車）については冷却ファンの駆動による走行用機関の馬力損失と騒音・振動を嫌い、また車両製造コストの削減を狙って自然通風式を採用した。このため、大型の放熱素子を並べた巨大な自然通風式ラジエーターを屋根上ほぼ車体全長に渡って搭載している。もっともこのシステムは先行採用したキハ90系でも冷却能力の不足が解決できていなかった上に、夏場の高温下での運用試験が未了であったにもかかわらず、いわば「見切り発車」で採用されており、後述するように本系列が夏場を中心に急勾配線区で不具合を頻発する一因となった。この冷却器は構造単純でかつ廉価であったが、その反面、冷却水量過大や車両重量の増加、それに重心高の引き上げという問題があった。また低速・高負荷状態での連続運転を強いられた山岳線区、中でも特に中央本線のような線区での運用時においては、通風量の不足と前述の変速段常用、それに機関そのものの高発熱特性などによる発熱過大が重なって起きた致命的な冷却能力不足と、これに起因する機関故障等が頻繁に発生した。こうした事情から、このシステムを含むキハ90以来の新系列気動車は客観的に見て決定的な失敗作であったと断じられている。それゆえ、このキハ90系と同様の自然通風式冷却器搭載を踏襲した中間車については、冷却系の能力改善が特に強く要求された。これに対し国鉄技術陣は基本設計には抜本的な変更を加えず、不足する冷却能力の強化を目的として床下に油圧モーターによる強制通風式ラジエーターを追加搭載することで問題の解決を図った。これにより冷却能力不足については一定の改善が見られたが、油圧モーターのためのオイルポンプ駆動に伴って機関出力損失が発生し、また自重も増大した。これに対し、キハ181形は発電セットを搭載するため、軸重の制限から重量面で不利な自然通風式が採用できなかった。このため、走行・発電の2基分のエンジンのラジエーターをまとめて運転台後部の車体両側面に装備し、屋根上の2基の静油圧駆動ファンによる強制通風を行った。こちらはトラブルが頻発した中間車とは異なり、冷却系の性能不足に起因するトラブルはほとんど発生しなかった。
2005年のMLBドラフトでカンザスシティ・ロイヤルズから16位（全体472番目）で指名されプロ入り。2011年12月15日に韓国のSKワイバーンズに入団。2012年は、故障もあり18試合に登板し6勝3敗・防御率3.40という結果だった。チームがダグ・スレイトンと契約したこともあり、同年オフに退団した。2013年1月にロサンゼルス・ドジャースとマイナー契約を結んだ。3月に開催された第3回WBCのプエルトリコ代表に選出された。準決勝の対日本戦に先発して4回1/3を3安打無失点に抑え、日本のWBC3連覇を阻んだ。好投の要因には捕手のヤディアー・モリーナの配球を挙げ、自らがSK時代のキャンプで北海道日本ハムファイターズと対戦した経験やスコアラーの情報を元に、配球や投球テンポを工夫したと話した。しかし、この試合で右肘の靭帯を損傷し、4月にトミー・ジョン手術を受けた。この結果、レギュラーシーズンではマイナーリーグでも1試合も登板しなかった。2014年は、どの球団にも所属しなかった。オフに、プエルトリコのウィンターリーグであるリーガ・デ・ベイスボル・プロフェシオナル・ロベルト・クレメンテに参加し、カリビアンシリーズにも出場した。2015年3月16日に、NPB・阪神タイガースと契約した。背番号は「41」。前年から2人の投手（ランディ・メッセンジャーと呉昇桓）を含む4人の外国人選手が一軍の主力を担っていた阪神では、いずれかの選手が離脱した場合などに備えて、5人目の外国人選手を調査。その結果、先発・リリーフの両方をこなせるうえに、WBCで日本代表を抑えたなどの実績もあるサンティアゴの獲得に踏み切った。NPBで同時に一軍へ登録できる外国人選手の上限（最大4名）などとの兼ね合いで、シーズン開幕後はウエスタン・リーグ公式戦での登板が続いた。しかし、メッセンジャーが不振で出場選手登録を抹消されたことを機に、5月15日に来日後初の一軍昇格。同日の対中日ドラゴンズ戦（ナゴヤドーム）での先発で一軍デビューを果たすと、7回1失点で来日初勝利を挙げた。その後もすべて先発で2試合に登板したが、メッセンジャーが復調したことなどから、同月29日に登録を抹消。球団が6人目の外国人選手として外野手のネルソン・ペレスを獲得したり、メッセンジャーが再び一軍の先発ローテーションに定着したりするといったチーム状況を背景に、抹消後は一軍での登板機会がなかった。結局、翌年の戦力構想から外れたため、レギュラーシーズン終了後の10月6日にプエルトリコへ帰国した。12月2日、自由契約公示された。2016年は所属球団なく、プエルトリコのウィンターリーグでプレー。2017年2月8日に指名投手枠で第4回WBCのプエルトリコ代表に選出された。冬期は前年に続きプエルトリコのウィンターリーグでプレー。2018年も所属球団なく、プエルトリコのウィンターリーグでプレー。