本形式は、量産先行車として片運転台式ロングシートで、便所付き車両と便所なし車両が製造された。量産化の際には僅かな設計変更で両運転台式やクロスシートの装備、便所の有無を選択できるよう配慮されていた。
本形式はキハ40系の後を受け、その反省点を多分に盛り込んだ次世代車両として開発・製造された。特にキハ40系では、幹線での長距離運用や連続高速運転などの必要性も要求され設計されたため、特に極寒地・寒地向けでは空気ばね台車が奢られるなど、接客面での質は大きく向上したものの、ローカル線向け車両としては動力性能以外の構造と装備が過剰気味であり、新造費も高かった。一方、組み合わされる機関と変速機は陳腐化とコストダウンの影響で、大きめの車両重量に対して目覚しい性能向上が見られなかったうえ、燃料や整備などの維持費を減らすこともできなかった。その点からの再検討も行った結果、地方線区の実情に合わせた、必要十分な性能と製造・維持コストの低減に注力され、従来の国鉄スタンダードにとらわれないコンセプトが打ち出された。具体的には、標準搭載される装備は最小限に抑える一方、地域ごとに必要になるものはその都度取り付けられるようにすることで、各地域の特徴に合わせた装備ができるよう配慮されていた。1980年代前半まで国鉄の気動車は、戦前の基本設計で既に陳腐化していたDMH17系エンジン、また高出力化の要求に対してDMF15・DML30系エンジンを使用していたが、性能的にも陳腐な上、設計が不十分で熱問題を抱え、維持費の増加も顕著になってきていた。そこで、重量の割に非力で燃費も優れない従来の機関に対し、出力向上と省燃費を実現するため、国鉄の気動車として初めて直噴式ディーゼルエンジンを採用したほか、製造コスト削減の見地から廃車発生部品の再利用方針も採られた。5両が量産先行車として製造されたが、直後に国鉄の特定地方交通線の廃止、もしくは第三セクター鉄道への転換が進んだため、大量のキハ58系やキハ40系が余剰となり、さらに国鉄改革にともなって設備投資が極度に抑制されたこともあり、量産車が登場する機会はなかった。本形式が製造されてしばらくが経過した、国鉄最末期の1986年（昭和61年） - 1987年（昭和62年）にキハ38形、キハ54形、キハ185系等が登場したが、これらの車両の設計と製造には本形式での経験が生かされており、コンセプトが実を結ぶことになった。
武器軟膏が効く理由は、古くから信じられていた、同種のものは引き付け合うという「共感」作用によって説明されていた。具体的には、以下のとおりである。血の中には精気が宿っている。そして、武器についた血液の精気は、空気によってもとの体の血液と共感している。したがって、武器に軟膏を塗ることによって、この軟膏の成分がもとの体へと伝わり、傷が回復する。たとえばロバート・フラッド（en:Robert Fludd）は、以下のイタリアの君主の例を挙げて武器軟膏の理論を裏付けようとした。とあるイタリア君主は、戦闘の際、鼻を切り落とされてしまった。医師はこの鼻を元通りにすべく、まず奴隷の腕を傷つけ、傷口に切り落とされた鼻を押し当て、腕と鼻が一体化するまで放置させるよう提言した。奴隷は、報酬と自由の身になれるという条件と引き換えに、これを引き受けた。首尾よく腕と鼻は一体化したので、医師は腕の肉の一部ごと鼻を切り取り、もとの鼻の形に成型してから君主の顔に押し当て、鼻は元通りになった。ところがやがてこの奴隷が亡くなると、その瞬間に君主の鼻は壊死してしまった。そのため再び鼻を切り落とし、今度は君主自身の腕を使って同じ治療を行ったところ、鼻は君主の死までその機能を保った。この事例は、同じものを持っている2つの身体はたとえ遠くに離れていようとも、互いに影響を与えうることを意味している。同様に、人の傷口と武器に付着した血液の間にも共感作用があるはずであるから、武器軟膏が効くのも何ら不思議なことではないとフラッドは考えた。このような、離れたものの間にはたらくという武器軟膏の性質は、磁力と共通している。実際、武器軟膏は磁力と深くかかわっており、たとえばダニエル・ゼンネルは、この治療は「軟膏の磁気的引力によってなされる」と述べている。そのため武器軟膏を用いた治療法はしばしば磁気治療と呼ばれた。フラッドは後年、この考えをさらに発展させた。まずフラッドは、磁力を北性の「極磁気」と南性の「赤道磁気」に分類した。天然磁石にあるものは冷たい極磁気で、一方の赤道磁気は人間の体内などに存在する。そしてさらに、人間の生気にも同じように、冷たい「北性極的性質」と温かい「南性極的性質」があるという考えを適用して、人を傷つけた武器には北性極的性質をもった生気が含まれているとした。一方で武器軟膏は新鮮な血液を原料としているため、南性極的性質をもつ。これを武器にかけることで、武器に含まれる北性の生気は徐々に消えてゆく。それに伴って、傷ついた人も共感作用によって徐々に回復してゆくという考えである。そしてフラッドは、この治療法をつきつめれば、南性の性質を利用することによって、幾多の病が解消される、すなわち、これによって、水腫、胸膜炎、痛風、めまい、てんかん、フランス痘、中風、癌、瘻、不潔な潰瘍、腫瘍、負傷、ヘルニア、四肢の切断、女性の月経過多、月経過少および不妊も、また熱病、消耗熱、萎縮症や、四肢の消耗なども、この自然に存在している磁気を用いる方法で癒されうるのである。しかも、距離を置いて、なんらの直接的接触なしにこの治療は可能なのである。と主張した。