当初は、キハ10系と同様に機関としてDMH17B形ディーゼルエンジンを搭載し、防振ゴムブロックを枕バネに使用するDT19C（駆動台車）・TR49A（付随台車）ウィングバネ式台車を装着した。車体は先行するキハ55形の設計が踏襲され、柱や梁だけではなく側板なども強度を分担する準張殻構造となり、キハ10系より大型化され、客車並みの大断面となった。また、従来の反省から、客ドア位置も車体中央寄りに配置され、ラッシュ時の客扱いに配慮している。座席も車体幅拡幅を受けて準急形に準じたゆとりのあるものとなった。客室内を通る排気管のキセはキハ55 1 - 46などと同様に大型のタイプである。暖房装置は燃焼式の温気暖房である。客室窓はキハ10系のそれを踏襲して、上段がH断面ゴムによる構体直接固定、下段が上昇式の俗にいう「バス窓」である。しかし、キハ10系とは異なり、窓下のウィンドウシル（補強帯）は廃され、平滑な外観となった。初期車竣工当初の車体塗色は、当時の気動車標準色である濃い青（青3号）+窓周りが黄褐色（黄かっ色2号）のツートーンであった。また当系列においては前面幕板部の塗色が前照灯部分に回り込むように塗装されていることが他系列には見られない特徴となっている。
本系列が開発された1950年代中期の時点では、国鉄では普通列車用気動車としてキハ10系（当時はキハ45000形一族、その後の通称はキハ17系）が製造されていたが、これらは当時の一般的な20m級客車と比較して車体断面が小さいために居住性が犠牲となっており、乗り心地の点でも問題があった。これは、当時国鉄で気動車用として利用可能であった最大のディーゼル機関であるDMH17形の出力では、通常車体断面の20m級車体とした場合、重量過大に伴う出力不足で十分な走行性能が得られなかったがゆえの苦肉の策であり、そればかりか当時の車体設計手法では小車体断面化だけでは出力不足を補いきれず、客室内の各座席の座り心地を犠牲にした軽量化、あるいは乗り心地が悪いことを承知の上での軽量設計台車の採用など、ありとあらゆる手段を講じてようやく実用性能が得られている状況であった。しかし、1955年のナハ10形軽量客車の完成で状況は一変する。スイス国鉄流の準モノコック構造車体と、プレス鋼板による溶接組立台車の導入により、十分な強度を維持したまま、従来比3/4程度の大幅な軽量化が可能となり、これにより、非力な既存エンジンのままでも大型車体を備える気動車の製造に目処が立った。こうして、10系客車の設計ノウハウを有効活用する形で、翌1956年に大断面車体を備える20m級気動車の第1陣として、準急形気動車であるキハ55形（当時はキハ44800形）が製造され、ここに初めて電車・客車と同等の車体（車内設備）を備える気動車が実現した。その後、キハ55形の成功を受ける形で、普通列車に用いる一般形気動車についても大型車体へ移行することが決定され、同形式に準じた設計で新たに開発されたのが本系列である。
ELF-PLFは「エリトリア解放戦線人民解放軍」の他、「エリトリア解放戦線人民解放戦線」と訳されることもあるが、これはサッベがエリトリア解放戦線から分派して1972年に組織したEritrean Liberation Front-Popular Liberation Frontの日本語訳であり、別の組織である。このエリトリア解放戦線人民解放戦線は単に「人民解放軍(PLF,Popular Liberation Forces)」と呼ばれることもある。
第二次世界大戦後に余剰となっていたB-29を改装したものである。1940年代後半は冷戦の兆しが見られ、アメリカ空軍は超長距離爆撃の方法を模索していた。空中給油技術の実用化見通しが立ってきたこともあり、余剰のB-29を空中給油機に改装し、これを用いて爆撃機の航続距離延長を図ることとした。KB-29は1948年より配備が開始され、戦略航空軍団の爆撃機の支援を行った。KB-29の最初の型はKB-29M（給油側）であり、空中給油が可能なように改装されたB-29MR（受油側）と組になるものであった。B-29MRは尾部銃座を廃止し、尾部右舷に空中給油受油設備を設けている。前部爆弾倉に核爆弾を搭載し、後部爆弾倉は燃料タンクとなっていた。KB-29Mはループホース式の空中給油を行うものとして開発された。空中給油の手順は、KB-29MがB-29MRの左上方に占位することから開始される。KB-29Mは錘の付いたワイヤーを下に垂らし、B-29MRは尾部右舷よりワイヤーを後方へ流す。KB-29Mが左方向へ動くことによりワイヤーが交差・組み合わされる。組み合わされたワイヤーを引き寄せ、それによりKB-29Mより繰り出されたホースをB-29MRのタンクに接続することにより給油が開始される。この方法により、KB-29は、1949年に世界一周飛行を行ったB-50ラッキー・レディ2号の支援も行った。ただし、実用性は高いものではなく、後により実用的なプローブアンドドローグ方式が開発されると、KB-29Mもその方式に改装された。そのほか、主翼の両端と尾部の計3箇所にホースアンドドローグを設けた3点給油実験機のYKB-29Tが1機試作され、フライングブーム方式のYKB-29Jも試作された。フライングブーム方式を採用したKB-29Pが開発されている。