国鉄キハ40系気動車 (2代)
北海道用の酷寒地向けとして1977年上期から製造された、暖地向けのキハ47形とともにキハ40系では最初に就役したグループである。番台区分が0番台 (1 -) とならなかったのは、旧形客車を気動車化改造したキハ40形(後のキハ08形)が書類の上で存在しているためである。
車体はデッキ付きで、1段上昇式の二重窓、便所、空気ばね台車を装備する。床材は北海道向け従来形式のキハ24形などの鋼板+木材板張りから、1.2 mm厚SPA鋼板と断熱材+リノリウム張りに変更されている。1982年までに150両 (101 - 250) が製造された。
1977年製の16両 (101 - 116) のみ、角型水タンク、4人掛けクロスシート12組、客室の小窓が両端配置、客室の化粧板が薄茶色、台車は、軸箱支持装置がペデスタル式の空気ばね台車であるDT44・TR227、などの特徴をもつ。1978年(昭和53年)以降に製造された117 - 250は設計が変更され、4人掛けクロスシート12組+2人掛クロスシート2席 となったほか、水タンク、窓割り、外気導入ルーバー、スカート形状がキハ40形2000番台一次形車と同様になった。客室の化粧板はクリーム色になり、台車はDT44A・TR227Aに変更された。
1988年(昭和63年)に9両 (141 - 149) がキハ400形に改造され、残りの車両も1990年(平成2年)から1995年(平成7年)にワンマン化改造で700番台に改番され、廃区分番台となった。
JR東日本には、キハ40形117両(500番台92両・1000番台7両・2000番台18両)・キハ47形28両(0番台3両・500番台12両・1000番台2両・1500番台11両)・キハ48形74両(500番台41両・1500番台33両)の計219両が承継された。
民営化後の高出力車キハ100系・110系導入により、収容力は大きいが機関出力の小さいキハ40系気動車は比較的平坦でワンマン運転に適さない線区に配置されている。他社に比べて数は少ないが、線区の事情に応じたワンマン運転対応工事や座席の変更の他、冷房装置の搭載、機関の直噴化改造や換装も実施されている。秋田地区の男鹿線用車と新潟地区の羽越・磐越西線で運用される車両には、更新時に混雑対策としてロングシート化とデッキ仕切りの撤去も実施された。なお、秋田車両センター(現・秋田総合車両センター南秋田センター)のキハ40形にはデッキの仕切りがある車両とない車両が混在している。
八戸線で運用されていたキハ40 516 - 518とキハ48 539・556 - 559は(垂れ流し)トイレが撤去され、器材室に変更され、ドアに「器材室」「トイレは他の車両です」と表示されていた。形式もしくは番号の変更を伴う改造は、前述のキハ40形1000番台2両とジョイフルトレイン・観光列車への改造にともなう8両のみである。
1983年製のキハ37形に搭載したDMF13Sの実績に基づき、本系列のDMF15HSAについても機関直噴化改造を実施した。試作として、キハ40 109およびキハ47 47・48・1034が改造され、試験の結果16 - 20 %程度の燃料節減となったため、その後1987年までに北海道配置のキハ40系112両が改造された。改造を施した機関の形式はDMF15HSA-DIとされた。
烏山線向けに暖地向け2000番台からトイレを撤去するなどの改造を行ったグループで9両が改造された。1001 - 1007は国鉄が1986年11月末から翌1987年3月末の間に、1008と1009は烏山線を継承したJR東日本が1991年と1995年に各1両を改造した。改造時期やその後の改造などにより形態には差異がある。
キハ40 1001 - 1007:1979年4月から5月に宇都宮運転所に新製配置し烏山線で運用していたキハ40形2000番台 (2011 - 2020) のうち水戸運転所へ転出した3両 (2018 - 2020) を除く7両 (2011 - 2017) を改造・改番。改造工事は大宮工場で施行した。トイレの撤去により定員は98名となったが、撤去したトイレ部分の小窓と屋根上の水タンクが存置された。塗色は烏山線独自のローカル色(白(クリーム10号)地に緑色(緑14号)でr字様帯模様の2色塗装)に変更されている。国鉄分割民営化後は全車JR東日本に承継された。
民営化後の1990年3月に、1006を除く6両についてワンマン運転(後乗り前降り)対応改造と座席のロングシート化工事を施行した。定員は144名に増加し、車内案内自動放送装置、外部スピーカー、乗降口案内表示器が設置された。
キハ40 2038・2050・2051・7052・2054・7056・2060・2063・2064・2065・2069・2097・2098・2099 - 2104・2126・2128 → 8038・8050・8051・8052・8054・8056・8063・8064・8069・8097・8098・8099 - 8104・8126・8128
キハ47 5051・52・55・56・60・62・70・72・5077・87・88・89・92・119・120・121・123・124・129・133・135・157・159・509・1031・1041・1042・1048・1051・1072・1073・1074・1075・1077・1082・1084・6097・6098・1126・1509 → 8051・8052・8055・8056・8060(指宿のたまて箱仕様)・8062・8070・8072・8077・8087(かわせみ・やませみ仕様)・8088・8089・8092(はやとの風仕様)・8119・8120・8121・8123・8124・8125・8126・8129・8133・8135(西九州リニューアル車)・8157・8158(西九州リニューアル車)・8159(いさぶろう・しんぺい仕様)・8509(のちに3509に改造)・9031・9041・9042・9046・9048・9049・9050・9051(かわせみ・やませみ仕様)・9072・9073・9074・9075・9077・9078・9079(指宿のたまて箱仕様)・9082(いさぶろう・しんぺい仕様)・9084・9097・9098・9126・9509(のちに4509に改造)
キハ40形8000番台
キハ40 8100車内
元「天空の城 竹田城跡号」のキハ40 2007を改造した「うみやまむすび」は宝箱をイメージしたデザインの車両で、2019年より城崎温泉駅を中心に普通列車として運行されている。車内は2人掛けの転換クロスシートと窓向きの3人掛けカウンター席があり、全席自由席となっている。