国鉄キハ45系気動車
騒音防止と標準化を狙い、横形の DMH17H形ディーゼル機関 (180 PS / 1,500 rpm)が採用され、神鋼造機製TC2A形又は新潟コンバーター製DF115A形液体変速機を組み合わせて1軸を駆動する。エンジンと変速機は勾配線区向けのキハ53のみ2組を搭載し、それ以外は1組を搭載した。台車は、キハ20系後期形や、キハ58系と同様のウイングばね式DT22C(動台車)・TR51B(付随台車)を採用、1エンジン車では前位側が動台車、後位側が従台車となっている。
なお、本形列が開発される前の1963年(昭和38年)より国鉄ではDMF15系エンジンの開発を行っていたが、採用は見送られた。
JR東日本からは水郡線用が1992年(平成4年)に廃車された後、小牛田に集約された更新済の寒地向けが2000年(平成12年)に廃車されて消滅した。