台車は、ボルスタレス台車 WDT300（電動車両）・WTR300（付随台車）で、車輪径は860mm、軸距は2,100mmである。軸箱支持方式は、JR西日本で初めてとなる軸梁式となり、軸箱と台車枠との間には軸ばねのほかに軸ダンパが装備されている。軽量化の観点から、台車枠横梁内部を空気ばねの補助空気室とし、軸受は複列円錐ころ軸受を採用する。160 km/h走行に対応するために基礎ブレーキ装置が強化されており、対向式油圧キャリパ式車輪ディスクブレーキによって車輪踏面への熱影響を防止し、踏面清掃装置によって粘着力の向上を図っている。牽引装置はZリンク式とし、高速走行時の安定性を確保するため、ヨーダンパとアンチローリング装置を採用する。歯車比は5.22である。
車体は普通鋼製を基本とし、軽量化の観点から強度が必要な個所に関しては高耐候性圧延鋼材、屋根板および床板には腐食を考慮してステンレス鋼を使用している。列車の分割併合を前提としない非貫通型運転台とし、前頭部は大型曲面1枚ガラスの流線形とした。先頭部の密着連結器も格納式とすることによりスカートも一体形状にでき、スピード感あふれる形状とした。側面窓は連続窓構造である。車体長は21,160/20,600mm（先頭車/中間車）、車体幅は2,915mm、車体高は3,550mmである。床面高さは485系比75mm低い1,160mmとし、ホームとの段差を小さくしている。車体断面は、腰部の曲線を半径500mmと小さくし、腰部より上は3度の傾斜で立ち上げている。肩部は直線に近い形状とし、その上部に段差をつけて雨樋としている。安定した高速度走行と曲線通過性能の向上を目指した低重心設計が施されており、曲線通過性能は半径600m未満で本則+15 km/h、600m以上700m未満で本則+20 km/h、半径700m以上で本則+25 km/hである。列車種別・行先表示器は221系以来の標準である、列車種別表示部が字幕式、行先表示部はLED式となっている。
量産に先立って製造された先行試作車は、1992年に9両が製作された。当時北陸本線を走行していた485系特急「雷鳥」「スーパー雷鳥」と同程度の輸送力を確保しつつグリーン車の向きを合わせることから、富山寄りにグリーン車を連結した9両貫通編成とされた。量産移行後は仕様を統一する量産化改造がなされて量産車と共通運用が組まれている。また、先行試作車については2015年3月のダイヤ改正以後の運用に余裕が出来次第、整備面からの都合により廃車の方向で検討していたが、付属編成のV01編成は同年9月9日付で廃車され、本系列の廃車第1号となった。
タキ19600形は1970年（昭和45年）9月29日から1980年（昭和55年）3月13日にかけて11両（コタキ19600 - コタキ19610）が日本車輌製造1社のみにて製作された。記号番号表記は特殊標記符号「コ」（全長 12 m 以下）を前置し「コタキ」と標記する。本形式の他にTDIを専用種別とする形式は、タキ4850形（6両）があるのみである。1979年（昭和54年）10月より化成品分類番号「毒61」（毒性の物質、毒性物質、危険性度合2（中））が標記された。落成当時の所有者は、石油荷役、三井東圧化学、日本陸運産業の3社であった。その後2両（コタキ19601, コタキ19602）が1984年（昭和59年）11月6日に日本ポリウレタン工業へ名義変更した。1988年（昭和63年）には4両（コタキ19601, コタキ19602, コタキ19606, コタキ19607）が日本陸運産業へ名義変更されたが、実際に名義変更されたのはコタキ19606, コタキ19607のみだった。タキ35000形設計の流れをくむ前期形8両（コタキ19600 - コタキ19607）と、タキ38000形設計の流れをくむ後期形3両（コタキ19608 - コタキ19610）に大別できる。タンク材質は、ステンレス鋼であったが断熱材の選定不備があり、タンク体腐食の恐れがあったため1976年（昭和51年）から1978年（昭和53年）にかけて5両（コタキ19603 - コタキ19607）の断熱材の交換（硬質ポリウレタン→厚さ175mmの片面アルミ面箔付グラスウール）を行った。タンク体は、ステンレス鋼であるがその上に断熱材、黒色塗装のキセ（外板）があったため一見して解りづらい構造であった。キセ（外板）付き、ドーム付きタンク車であり、荷役方式は液入管による上入れ、液出管、窒素管による上出し式である。塗色は、黒であり、全長は11,830mm、全幅は2,720mm、全高は3,751mm、台車中心間距離は7,650mm、実容積は29.6m³、自重は18.9t、換算両数は積車5.5、空車1.8、最高運転速度は75km/h、台車は12t車軸を使用したTR41C、TR41E、TR225である。1987年（昭和62年）4月の国鉄分割民営化時には全車（11両）の車籍がJR貨物に継承され、最後まで在籍した8両（コタキ19603 - コタキ19610）が1999年（平成11年）に廃車になり形式消滅した。