凌波性向上のため、W型船やH型船にあった船首部外板車両甲板高さのナックルラインが廃止され、甲板室前面は、各層とも前方に丸みを持ち、一層ごと後退するスマートな形となり、白と黒の船体塗装ながら、塗り分け線を下げ、1936年（昭和11年）から1937年（昭和12年）に建造された7,000総トン級の関釜連絡船 金剛丸・興安丸と似た印象となった。1本の太短い煙突とともに、このスタイルは以後修正されながら、後の青函連絡船に踏襲された。なお就航当初のファンネルマークは当時の国鉄連絡船同様｢工｣であったが、最後の蒸気タービン船が引退した1970年（昭和45年）、津軽丸型に合せ｢JNR｣に変更された。従来より青函連絡船は遠方からでも各船を識別できるよう、煙突に船名のイニシャルを標示していたが、檜山丸型からは煙突が低くなったため、標示位置をレーダーポスト上部両側へ移し、檜山丸では「H」、空知丸では「S」のイニシャル文字が取り付けられ、また両船識別のため、操舵室窓枠の色を檜山丸は茶色、空知丸は白とし、後部マストも檜山丸は白一色、空知丸では下半分白、上半分黒とした。
W型車両渡船の代替建造で、それらと共通運用されることから、航海速力と積載車両数はほぼ同等となったが、安全性には格別の配慮がなされ、凌波性と復原性向上のため、青森、函館両港の専用岸壁使用に支障のない範囲で全長と幅を若干増加させたほか、後述する車両甲板上への浸水対策、主機械のディーゼル化、2枚舵、2区画可浸構造など、多くの安全対策が盛り込まれた。
1954年（昭和29年）9月26日の洞爺丸台風により、車載客船洞爺丸、車両渡船北見丸、同日高丸、同十勝丸、客載車両渡船（デッキハウス船）第十一青函丸の5隻が沈没した。洞爺丸以外の4隻は貨車航送能力の大きい車両渡船であったため、青函航路の貨車航送能力は激減し、滞貨の山ができてしまった。　沈没した5隻の潜水調査が1954年（昭和29年）10月に行われたが、船体が3つに破断していた第十一青函丸以外の4隻については、当初は浮揚後、復旧再使用の見込みであった。しかし、復旧再使用するにしても、翌1955年（昭和30年）の秋冬繁忙期までの再就航は到底望めず、それまでに貨車航送能力の相当程度の回復を図るため、同年12月頃、国鉄はとりあえず車両渡船2隻新造の方針を固め、1955年（昭和30年）2月5日、新三菱重工神戸造船所と浦賀船渠へ1隻ずつ建造を発注した。これが、檜山丸と空知丸で、檜山丸が4日早く竣工し、第1船となったため、この2隻は檜山丸型と呼ばれた。なお、終戦直後に建造された5隻の客載車両渡船・車両渡船の名称は、北海道の支庁名にはない北見丸が含まれるため、旧国名由来と推定されるが、檜山丸、空知丸はともに旧国名にはない当時の北海道の支庁名であった。また沈没した客載車両渡船・車両渡船4隻のうち、当初から復旧断念の第十一青函丸のほか、北見丸の復旧も後日断念されたため、結果的に檜山丸型2隻は、これらの代替船ということになった。
低温における電気伝導度の増加の原因については長年未解決であったが、後に、近藤効果（磁性不純物の磁気モーメントと伝導電子の磁気モーメントの交換相互作用〈s-d交換相互作用〉）によるものであることが明らかになった。磁性不純物の一番外側の電子殻である3d電子殻は、スピン角運動量を持っている。このスピンと、伝導電子(s)が相互作用するのがs-d交換相互作用である。近藤は、アンダーソン模型とボルン＝オッペンハイマー近似を用いて摂動の2次の効果まで考慮し、この作用が温度Tの対数（lnT）に比例することを導いた。交換相互作用の係数が負のとき、この値は温度が減少するにつれて増大することになる。この項と、熱振動の項を合わせることで、電気抵抗が極小になることが説明できたのである。近藤の理論では電気抵抗は絶対零度で無限大に発散する。しかし実際には、電気抵抗は絶対零度に近づくにつれ正常な振る舞いとなり、有限値へと収束する。これは低温においては、磁性不純物の磁気モーメントと伝導電子の磁気モーメントが反強磁性的に結合した一重項基底状態 (Kondo singlet) として磁性不純物の磁気モーメントが見かけ上消滅するためであり、このことは芳田奎によって示された。この近藤による磁気モーメントの交換相互作用による異常な振る舞いから、磁性不純物の磁気モーメントが基底状態となった正常な振る舞いへと移り変わる温度を近藤温度とよぶ。よってはほぼ磁性不純物の磁気モーメントと自由電子の磁気モーメントの結合エネルギーに相当する(はボルツマン定数)。ウィルソンの理論によれば、近藤温度は比熱が極大となるときの温度の3倍となる。また、近藤温度を基準としたを考えると、様々な物質で電気抵抗率、磁化率、比熱が同じ温度依存性を示す（スケーリング則）。近藤温度は数 mK 程度のものもある一方、中には1000 K程度のものもあるなど、それぞれの合金によって大きく異なる。以上のことを数式を用いて述べると以下のようになる。まず、近藤の論文によれば、近藤効果を含めた電気抵抗の温度依存性はとかける。ここでは不純物濃度であり、は残留抵抗、は格子振動の寄与を表す。近藤は右辺第三番目の対数依存の項を導いた。伝導電子の磁気モーメントと不純物の磁気モーメントの交換相互作用が強磁性的である場合、近藤の項の符号は正となり、近藤効果は発生しない。フェルミ液体ではフェルミ液体の性質による抵抗への寄与が加わる。抵抗が最小となる温度はにより求めることができ、が電気抵抗極小の温度である。この温度は不純物濃度の乗に比例している。アブリコソフは1965年に摂動による高次の寄与も考慮に入れ、近藤効果による抵抗Rをと計算した（Jは交換相互作用の強さを表す定数、Dは伝導電子のバンド幅の半分、はフェルミエネルギーの状態密度)。この式によれば、電気抵抗は近藤温度で発散することとなる。また磁化率はと書け、電気抵抗と同じくで発散する（Cはキュリー定数）。これは芳田・興地によって示された。また、比熱にも同様の異常があらわれる。近藤効果が起きるためには、金属中の磁性原子は相互作用を起こさない程度に希薄でなければならない。このような合金を希薄磁性合金、または近藤合金とよぶ。