日本の電気式気動車
渦流室式燃焼室を持つDMH17A ディーゼルエンジン (150 PS / 1500 rpm) で直結したDM42直流発電機(300 V・100 kW)を駆動し、発生した電力で後位側台車に架装したMT45主電動機(端子電圧300 V・定格出力45 kW)2基を駆動した。
このMT45は日本初の量産型カルダン駆動方式主電動機である。当時カルダン駆動電車は私鉄各社でも開発途上であり、キハ44000形では1950年代後半までの数年間ではあるが本格的な一般営業運用に供された。方式は直角カルダン駆動方式であるが、国鉄はその後の在来線電車では中空軸平行カルダン駆動を標準とし、標準軌間の新幹線ではWN駆動方式を採用したので、直角カルダン方式に対応する国鉄制式モーターはMT45が唯一である。
制御システムはドイツで考案された「ゲブス式」と呼ばれる、複巻界磁回路による比較的簡易化されたシステムで、ドイツのフリーゲンダー・ハンブルガー用気動車などでも採用されていた。エンジン回転は、力行時1,500 rpmの最大連続定格とアイドリング時500 rpmでそれぞれ一定とする調速装備装備、高速走行時には主電動機の弱め界磁制御も行う。これら一切は電磁弁で遠隔操作が可能であるため、総括制御が実現された。主幹制御器は専用の「MC17」が装備され、徐行・ノッチオフ・全界磁・弱界磁の切り替えが可能となっている。
連結器は容量25tの軽量型とした並形自動連結器であった。
かつて日本の気動車の歴史では、1950年代初頭の時点で国鉄によって電気式と液体式が比較され、液体式の優位性が実証されたためこちらが採用された、という理解がなされてきたが、当時の開発担当者であった北畠顕正は晩年のインタビューで44000形の開発について「電気式を実用化させようとは思っていなかった」「総括制御気動車を求める上層部へのポーズのために作った車両」とまで語っている。
電気式は総括制御が容易という長所はあったが、低出力エンジンと効率の低い直流発電機の組み合わせでは、十分な性能は期待できなかった。これは150 PSで30 t超級のキハ44000系にも当てはまる弱点であった。キハ44000の自重は35.0 t、それより軽いキハ44100/44200でも33.97 t/33.76 tで、同じDMH17Aエンジンを積み、1両あたりの収容力もほぼ同等な機械式キハ42500と比較して25%程度の重量増を来していた。
急勾配にも弱く、当初重点配備された房総地区においては、房総東線(現・外房線)大網駅 - 土気駅間の上り勾配において速度が10 km/hを下回り、海水浴シーズンなどの多客時には自然に停車してしまうことすらあったという。また、地元の国鉄小倉工場に電車技術に関するノウハウのなかった九州では、キハ44100形・キハ44200形の主電動機など電装系のメンテナンスに難渋をきたすという、意外な面からの障害もあった。