国鉄D61形蒸気機関車
D51形からの改造なので、動輪直径もD51形と同じ1400mm。車軸配置は従来の2-8-2(1D1。先輪1軸+動輪4軸+従輪1軸の意味)のミカド形から、従輪を2軸とした2-8-4(1D2。先輪1軸+動輪4軸+従輪2軸の意味)のバークシャー形とし、軸重をD51形の14.63tから13.76tに軽減した。本形式では改造内容は後部従台車を2軸のLT254Aに交換した程度で、D60形ほど多岐にわたる大掛かりな改造は実施されていない。
その他、北海道での運用に備えて、運転室を寒冷地用密閉式とした(D61 1のみ、北海道転出時に改造)ほか、使用線区のトンネルにツララが発生しやすかったため、前照灯の前に鉄製のツララ落とし(ツララ切りとも称す)が設置された。
・D61 5のみ種車の関係上一体鋳鋼製の台車を持つ8-20A型テンダー(他は鋲接板台枠構造の台車を持つ8-20B型)を装備する。