国鉄キハ31形気動車
JR九州から譲渡された1両(キハ31-20)をKT-31形として配置。同鉄道の湯前線で運用されていたが、2013年に運用を離脱して廃車解体された。本形式では初の廃車となった。
当初は熊本運転所(現・熊本鉄道事業部熊本車両センター)に11両、唐津運転区(現・唐津鉄道事業部唐津運輸センター)に7両(諸事情により実際は7両全車が竹下気動車区(現・博多運転区)に配置された)、大分運転所(現・大分車両センター)に2両が配置され、1987年(昭和62年)2月15日から営業運転を開始した。その後1987年4月1日の国鉄分割民営化に合わせ全車が九州旅客鉄道に継承された。その後1988年3月13日のダイヤ改正により、香椎線と三角線でのワンマン運転が開始されるのを前に、唐津配置の車両は竹下気動車区に4両、長崎運転所(現・長崎鉄道事業部佐世保車両センター)に3両が転出し、あわせて新製車3両が竹下に配置された。
その後、キハ200系の新製と、香椎線での車内収受方式によるワンマン運転の中止により、1994年(平成6年)3月のダイヤ改正までに竹下と長崎からは撤退し、熊本鉄道事業部(人吉運用を含む)と大分鉄道事業部に集められた。
2・5・8・15・19・21・23の7両が廃車回送され、6・9・10の3両は3月4日付で熊本車両センターへ転属した。なお廃車回送された7両は、8・15・21・23の4両は2017年6月から7月にかけて、2・5・19の3両は2018年1月に廃車されている。
残る3・7・11・22が引き続き直方に配備されていたが、22のみ2017年3月4日のダイヤ改正で完全に休車の扱いとなり運用から離脱していたが、このうち11・22は2017年7月に熊本へ転属した。
ダイヤ改正後は予備車として扱われており、定期運用は持たなかったが、キハ40・140の代走として後藤寺線及び原田線の運用に就く日もあった。なお、2017年4月中旬ごろまでは日田彦山線・後藤寺線の回1531D→回925D→925D→932D→回3920D(いずれも2017年3月のダイヤ改正当時の列車番号)の定期運用に固定運用として就いていたが、2017年6月現在は全てキハ147もしくはキハ47に置き換えられた。
2018年3月17日に行われたダイヤ改正で定期運用を終了し、残った2両は竹下に配置され、小倉総合車両センターに入場するー部の気動車の伴走車として使われていたが、2019年3月ダイヤ改正以降は、竹下運用(香椎線)が全てBEC819系に置き換えられた事に伴って運用離脱したキハ40形2両(2037・2053)によって置き換えられた。その後、2019年10月26日付で3が、同月31日付で7が廃車された。