30t積アセトン専用車。1957年（昭和32年）から1963年（昭和38年）にかけて8両（タキ6500 - タキ6507）が川崎車輛、東急車輛製造、富士重工業、日本車輌製造製作された。1965年（昭和40年）に三菱重工業にてタキ6900形からの改造で2両（タキ6508 - タキ6509）を製作している。落成当時の所有者は、第一物産、三井物産、日本瓦斯化学工業、化成水島であった。
30t積メタノール専用車。1955年（昭和30年）から1968年（昭和43年）にかけて109両（タキ5200 - タキ5262、タキ5265 - タキ5299、タキ25200 - タキ25210）が日本車輌製造、日立製作所、飯野重工業、富士車輌、三菱重工業、富士重工業、東急車輛製造にて製作された。この内5両（タキ5291 - タキ5292、タキ25208 - タキ25210）はタキ1500形からの改造車。落成当時の所有者は、日本瓦斯化学工業、住友化学工業、東洋高圧工業、日本石油輸送、三菱鉱業、日産化学工業、三菱商事、協和ガス化学工業、三井物産、日本陸運産業であった。
30t積アルコール専用車。1954年（昭和29年）から1964年（昭和39年）にかけて177両（タキ3500 - タキ3535、タキ3538 - タキ3599、タキ13500 - タキ13576）が新潟鐵工所、造機車輌、富士重工業、汽車製造、川崎車輛、舞鶴重工業にて製作された。2両（タキ3536 - タキ3537）が1959年（昭和34年）11月18日に東急車輛製造にてタキ1500形（タキ15003 - タキ15004）から改造された。落成当時の所有者は、内外輸送、協和醗酵工業であった。
本系列はガソリン・石油類タンク車を代表する形式であり、全国各地の石油輸送に用いられたが、1980年代以降は廃車や他形式への改造が進み、国鉄所有のタキ3000形は、1977年（昭和52年）までに全廃され、1987年（昭和62年）4月の国鉄分割民営化に際しては、日本貨物鉄道（JR貨物）にタキ1500形366両、タキ3000形619両が継承されたが、次第にタキ43000形243000番台44t積車やタキ1000形に置き換えられ、両形式とも2002年（平成14年）までに全廃され、形式消滅となった。
1982年（昭和57年）9月10日、1両（タキ15594）が、富士重工業においてタキ17400形37t積リン酸専用車（タキ17401）に改造された。改造に際しては、内面に厚さ4mmのブチルゴムライニングを施した普通鋼製のタンク体を新製している。所有者は日本石油輸送。
1982年（昭和57年）11月29日、1両（タキ15598）が、富士重工業においてタキ12050形38t積甲種硝酸専用車に改造された。改造に際しては、ステンレス製のタンク体を新製している。1987年（昭和62年）7月22日に35t積希硝酸専用車に変更されている。この1両のみの存在で、所有者は日産化学工業であり、速星駅を常備駅として運用された。1998年（平成10年）4月に廃車になり、形式消滅した。
入力されたAM信号の電圧vᵢₙを全てダイオードにかけた時にダイオードに流れる電流を考える。簡単のために被変調波は正弦波であると仮定すると、ただし、vₛ、mf、ωₘ、ωc、tはそれぞれ搬送波の電圧振幅、変調度、被変調波の角振動数、搬送波の角振動数、時刻である。PN接合の半導体ダイオードのI-V特性は、半導体の一般論から次のように与えられることが知られている。ここで、IDはダイオードに流れる電流、VDはダイオードの両端にかかる電圧、ISは飽和電流である。また、e、kB、Tはそれぞれ、電子の電荷(正の値として定義)、ボルツマン定数、絶対温度である。この式においてVDは正負両方の値をとってよいことに注意したい。したがって、IDも正負両方の値をとり得る 。特に、VDが負の値でその絶対値が十分大きいならば指数関数の値はほとんどゼロであるからID=-IS、つまりISはダイオードに逆電圧をかけた時の漏れ電流に相当している。飽和電流の値は不純物をドープする割合などに依存するので使用するデバイスによって異なるが、一般的には10⁻¹⁶(A)から10⁻¹⁰(A)程度である。さて、今 θ=VD/v₀が十分小さいと仮定する。ただし、v₀=kBT/eである。すると、と近似されるからである。仮定によりVDは入力されたAM信号に等しいから、VD=vᵢₙを代入すると、である。ただし、α=IS/v₀、β=IS/(2v₀²)と定義した。ここで右辺第2項の中身を見ると、三角関数の半角の公式を用いて、であるから、この中に復調波 β mf V²c sinωₘt が含まれていることがわかる。したがって、電流を測定しそれをローパスフィルタ(LPF)に通して低周波成分のみ取り出せば復調できることがわかる(ただし、直流成分が含まれているのでその分は除去する必要がある)。