1972年（昭和47年）3月の山陽新幹線岡山開業で四国に初めて特急「しおかぜ」3往復、「南風」1往復が設定された。これにあわせてキハ181系の最終新製車26両が高松運転所に配置された。1975年（昭和50年）3月には「しなの」の全面電車化による余剰車8両が転入し、キロ180-1がキロ180-151に改造されて「南風」2往復が増発された。同年11月、「つばさ」電車化に伴う余剰車8両が転入し、キロ180-7がキロ180-152に改造されて1977年（昭和52年）に「しおかぜ」1往復が増発された。1986年（昭和61年）には、後に改造グリーン車になる車掌室付キハ180形2両が転入、配置車両は44両となった。同年11月のダイヤ改正でキハ185系がデビューし、「しおかぜ」が大増発された。予讃本線多度津以西の速度向上により高松 - 松山間の最高運転速度は95 km/hとなった。またキハ181系の編成は7両、6両から5両に短縮された。キハ180形からの改造でキハ181-102・103、キロ180-201・202が登場した。1987年（昭和62年）3月のダイヤ改正で高松 - 松山間の最高運転速度は110 km/hとなり、所要時間が最速で2時間40分台から2時間30分台に短縮された。キハ180形から改造されたキハ181-104・105が登場し、キロハ180形やアコモ改良車も翌年にかけて順次登場していった。
常用ブレーキシステムは、同時期の国鉄気動車で一般的なシステムであったDA系自動空気ブレーキや、国鉄電車で標準採用されていた応答性に優れたSED系電磁直通ブレーキではなく、軽量化を目的として機器構成が簡素な、三圧力式制御弁を用いるCLE系電磁自動空気ブレーキ（C16B）を採用しており、それを作動させるためのC16Bブレーキ制御装置を各車に搭載している。運転席にはセルフラップ方式のSE16Aブレーキ弁を採用しており、ハンドルの回転は横軸となっている。また、常用補助制動装置として機関ブレーキ（エンジンブレーキ）を備えている。機関ブレーキは3ノッチあり、マスコンを切位置にして左側に倒すと1ノッチ位置となり、2ノッチまでの機関ブレーキが掛かるようになっており、40 km/h以下になると機関ブレーキは開放される。量産先行車では基礎ブレーキ装置に踏面ブレーキを採用したが、高速運転時のフラット対策と踏面ブレーキ使用による、車輪踏面の損傷が発生したため、量産車（キロ180-3 - ・キハ181-5 - ・キハ180-7 - ・キサシ180-3 - ）以降はその対策として、油圧式車輪ディスクブレーキに変更している。
主幹制御器は専用品（固有形式名なし）を搭載し回転は横軸となっている。これはキハ90系の設計を踏襲しており、電車と同等の自動進段を行うため、その制御信号は他の気動車各系列との互換性がなく、併結して総括制御を行えない。しかも、急行形として在来形気動車との併結の可能性を考慮せざるを得なかったキハ90系とは異なり、運用上キハ80系を含む在来形気動車との併結を一切考慮していない。ただし、本系列の制御信号および電気連結器（後述）はキハ90系のそれと互換性があり、併結や混用も可能な設計となっている。このことは、運用開始直後の特急「しなの」での故障続出時に、車両不足をキハ91形で補うという形で有効活用された。これを受けて、編成内の引き通し線の接続はキハ90系と共通の密着自動連結器下に取り付けられた専用の電気連結器のみを用いており、増解結などによる編成組み替えが容易になっている。
慶長5年（1600年）9月の関ヶ原の戦いの戦後処理の際、信之は家康の率いる東軍に属して戦功を挙げたことから従来の上野国沼田領（岩櫃領を含む）を安堵されたのに加えて、父・昌幸が治めていた信濃国上田領、弟・信繁の知行を加増された。これにより信之は8万4,000石または上田領（約6万5,000石）と沼田領（約3万石）を合わせ9万5,000石の大名として存続することになった。西軍に属した昌幸と信繁は、信之と小松姫の父・本多忠勝や本多正信らの嘆願もあり紀伊国の高野山への流罪となったが、その後も信之は昌幸・信繁一行の援助、病気を患った昌幸の助命嘆願を繰り返した。また、昌幸から信之の家臣に宛てた書状の中で御料人（小松姫）からの音信に礼を述べる内容が記されていることから、夫と同様に小松姫も昌幸を気遣っていたことが推測される。この後、家康は慶長8年（1603年）に征夷大将軍に就任して政務を執り行い、豊臣政権と同様に諸大名の妻子を政権本拠地に集住させたが、小松姫も江戸の大名屋敷に居住したものと考えられる。ただし、当初は信之の母・山手殿が江戸屋敷に、沼田城には小松姫が居住し、慶長18年（1613年）6月に山手殿が亡くなったことを受けて、小松姫が江戸の屋敷に移り住んだとも推測される。小松姫の父・本多忠勝は、関ヶ原の戦いの功績によって伊勢国桑名藩に移封され、大多喜藩は小松姫の弟の忠朝が継いだ。この時期、忠勝からは信之の家臣・湯本三郎右衛門尉宛てに、小松姫を気遣う書状が送られ、信之と忠勝一族との間で親密な関係が築かれるなど、小松姫との縁戚を通じて交流が図られた。慶長19年（1614年）から慶長20年（1615年）の大坂の陣では、病気療養中の信之に代わり、長男・信吉と次男・信政が本多忠朝の軍勢の指揮下に入って出陣した。小松姫からは、冬の陣の際に信之の重臣・木村綱成とその妻に宛て、信之は病気の養生のため出陣が叶わぬこと、信吉と信政が沼田城から急遽出陣したこと、信繁が大坂方に加わり大坂城に入場したことを知らせる内容の書状が、夏の陣の際には信吉の家臣・安中作左衛門に宛て「河内殿（信吉）については若いので、伊豆殿（信之）のようにはできないでしょう（中略）、伊豆殿に免じて陣中精を致し、奉公をお願いします」と合戦の経験が不足している信吉を気遣い、その補佐を依頼する内容の書状が残されている。