1993年（平成5年）1月に1次車11両（キハ125-1 - キハ125-11）が製造された。1 - 6が唐津鉄道事業部唐津運輸センターに、7 - 11が大分運転所（現・大分鉄道事業部大分車両センター）に配置された。続いて同年12月に、2次車14両（キハ125-12 - キハ125-25）が製造された。全車が大分に配置された。その後、2006年（平成18年）に、7 - 9が唐津に転配された。2015年3月には、1が唐津から大分に転配された。1次車と2次車の相違は、冷房送風口および通風口のパーツの色が1次車では白で、2次車では黒であること、貫通扉の車内側の塗装が1次車では灰色で、2次車では朱色であること、さらには運転室の運賃箱上部の扉の形態が違うこと、エンジンから車内を通って屋根へと達する排煙ダクトのカバーが車内において1次車では角張っているのに対し、2次車では丸まっていることなどが挙げられる。唐津配置車は唐津線（長崎本線久保田 - 佐賀間を含む全線）および筑肥線（山本 - 伊万里間）で運用されている。大分配置車は久大本線および豊肥本線2018年現在、阿蘇 - 豊後竹田間の普通列車はキハ220形の運用である。過去には大分配置車が筑豊本線（飯塚 - 原田間）で運用されたこともあった。2014年現在では本形式のみ1 - 3両による組成以外にも、キハ47系との併結ならびに車両点検時の代走などに充当される。2次車落成以降はキハ200形を両運転台構造としたキハ220形の製造に移行したため本形式の製造は終了した。
座席は車端部をロングシート、他をクロスシートとしたセミクロスシートである。内装は灰色を基調としており、床材はグレー地にひょうたん模様、壁面やカーテンもグレー地に白い水玉模様、座席モケットは紺地に、JR九州の車両で広く使われている豹柄である。図柄の選択は大胆ではあるが落ち着いた感じに仕上がっている。ワンマン運転用機器として、自動放送装置、運賃箱、運賃表示器、整理券発行器を備えている。
台車は空気ばね台車のDT601K（動力台車）、TR601K（付随台車）が採用されている。機関はNDCシリーズ標準のDMF13HZエンジン (330ps/2000rpm) を1基搭載する。変速機は変速1段、直結2段式を採用し変速から直結1速への変速は手動で行うが直結2速への変速は自動で行う。冷房は機関直結式冷房装置で31,000kcalのものを2基搭載し暖房は31,800kcalの温水温風式を採用している。ブレーキシステムは、キハ40形など在来車との併結も可能なDE1A自動空気ブレーキが採用されている。また抑速ブレーキとして排気ブレーキも装備されている。
NDCシリーズの標準的な18m級普通鋼製車体である。ワンマン運転に対応するため両端部に幅910mmの片開き扉を配置し、乗務員室ドアは省略されている。窓は開閉可能なユニット窓（上段下降下段上昇窓）となっている。2両運転時でもワンマン運転を可能とするため、前面中央部に貫通扉を設けている。塗装は水戸岡鋭治率いるドーンデザイン研究所のデザインによる。車体外部を明るい黄色一色で塗装し、部分的にロゴ（JRマーク・Y-DC125ロゴ）を配している。Y-DCは、"YELLOW ONE MAN DIESEL CAR"の省略形で、車体側部にこの文字が記載されている。
キハ200系に引き続いて、ローカル線で使用していたキハ45系やキハ52などを置き換え、同時にワンマン運転を実施する目的で製造された。新潟鐵工所が製作した地方鉄道向け車両である「NDCシリーズ」の一つであり、東海旅客鉄道（JR東海）キハ11形、島原鉄道キハ2500形、ひたちなか海浜鉄道湊線キハ3710形、松浦鉄道MR-400形気動車、水島臨海鉄道MRT300形など兄弟形式が多い。
グランツールと呼ばれるツール・ド・フランス、ジロ・デ・イタリア、ブエルタ・ア・エスパーニャの三大レースを筆頭としたステージレースでは、エースとして総合優勝を狙うほか、山岳ステージやタイムトライアルステージでのステージ優勝も狙う。ワンデイレースにおいては、リエージュ～バストーニュ～リエージュやアムステルゴールドレースなどアップダウンの激しいコース設定がされたレースでエースを務める。
純朴な羊飼いの青年メロス(Moerus)は、十六になる妹の結婚のために必要な品々を買い求めにシラクスの町を訪れたが、町の様子がひどく暗く落ち込んでいることを不審に思い、市民に何が起きているのかを問う。そして、その原因である人間不信のために多くの人を処刑している暴君ディオニス王（ディオニュシオス1世）の話を聞き、激怒する。メロスは王の暗殺を決意して王城に侵入するが、あえなく衛兵に捕らえられ、王のもとに引き出された。人間など私欲の塊だ、信じられぬ、と断言する王にメロスは、人を疑うのは恥ずべきだと真っ向から反論する。当然処刑される事になるが、メロスはシラクスで石工をしている親友のセリヌンティウスを人質として王のもとにとどめおくのを条件に、妹の結婚式をとり行なうため3日後の日没までの猶予を願う。王はメロスを信じず、死ぬために再び戻って来るはずはないと考えるが、セリヌンティウスを処刑して人を信じる事の馬鹿らしさを証明してやる、との思惑でそれを許した。王城に召されたセリヌンティウスはメロスの願いを快諾し縄に打たれた。メロスは急いで村に帰り、誰にも真実を言わず妹の結婚式を急ぎ、夫を信じて誠心誠意尽くすように言い含め、式を無事に終えると3日目の朝まだき、王宮に向けて走り出した。難なく夕刻までに到着するつもりが、川の氾濫による橋の流失や山賊の襲来など度重なる不運に出遭う。濁流の川を懸命に泳ぎ切り、山賊を打ち倒して必死に駆けるが、無理を重ねたメロスはそのために心身ともに疲労困憊して倒れ込み、一度は王のもとに戻る事をあきらめかけた。セリヌンティウスを裏切って逃げてやろうかとも思う。しかし近くの岩の隙間から湧き出てきた清水を飲み、疲労回復とともに義務遂行の希望が生まれ、再び走り出す。人間不信の王を見返すために、自分を信じて疑わない友人の命を救うために、そして自分の命を捧げるために。こうしてメロスは全力で、体力の限界まで達するほどに走り続け、日没直前、今まさにセリヌンティウスが磔にされようとするところに到着し、約束を果たす。セリヌンティウスに、ただ1度だけ裏切ろうとした事を告げて詫び、セリヌンティウスも1度だけメロスを疑った事を告げて詫びた。そして、彼らの真の友情を見た王は改心し、2人を釈放するのであった。