国鉄キハ07形気動車
1970年には江若鉄道よりキハ5121・5122が入線し、当初は江若鉄道時代と同じくハ5010を挟んだ3両編成で使用されたが、1971年のワンマン化で2両編成となった。1972年にキハ521・522となり、1975年には車体を改造して竜ヶ崎線で使用された。
1972年には加越能鉄道加越線の廃止でキハ162・173が入線し、キハ551・707となった。キハ551は江若鉄道キハ5124時代に総括制御化・前面貫通化が実施されていた。1973年にキハ707・611に改称され、両者とも1974年に片運転台化、ロングシート化、ステップ撤去が実施されている。1972年の北陸鉄道能登線廃止で入線したキハ5251は、1975年に総括制御化、片運転台化、ステップ撤去、ロングシート化が施工されている。
これらのキハ07形譲受車はその後廃車が進み、最終的に鹿島鉄道キハ601・602の2両(キハ42032、42036。1936年/1937年製)が残るのみとなった。キハ601・602は前面形状を平妻に改造、窓はアルミサッシとなり、車輪はプレート車輪に交換、機関も出力180 PSのDMH17Cに換装されたが、台車は菱枠形のTR29で残されていた。1994年に冷房化改造が施工されている。この2両は現役最後の42000形気動車、かつ第二次世界大戦前製造車では日本最後の現役営業気動車となった。
鹿島鉄道線は2007年3月31日に廃止となり、キハ601・602も廃車となった。2両の車齢は廃車時点で約70年に達しており、日本の一般旅客営業用気動車の中でも史上最長の運用期間記録である。
国鉄の中・大型機械式ディーゼル動車で続発したこれらの部材疲労による破損問題に対し、1954年末から鉄道技術研究所が対策目的の測定を行った。当初はディーゼル機関の不釣り合い振動やねじり振動に起因するトルク変動が原因と思われたが、精密な測定で導き出された事実は異なっていた。列車の発進時に、車輪とレールとの間で滑りと粘着が繰り返される際、車軸の自励的なねじり振動が発生し、その応力が極度に過大であった故に、車軸やスポークの破壊を招いていたのである。
対策であるが、ねじり振動に耐えられるほどに車軸を太くするとおよそ実用的でない太さになってしまうことがわかった。そこで問題の根治策として、エンジン・クラッチの制御系改良が図られた。この改良は次のようなものであった。
ディーゼルエンジンの調速ガバナについて、従来標準装備だったが変速操作時の過回転をきたしやすい機械式ガバナに代わり、全回転域で燃料噴射の安定制御ができる真空式ガバナへ変更。
クラッチ動作はもともと空気圧シリンダによる遠隔式であるが、シリンダに空気溜めを追加してクラッチ作動の速度を緩和。
以上の対策で、車軸自励によるねじり振動発生はようやく抑制に至った 。
なお、1952年製造のキハ42500形同型車で同様なトラブルに悩まされた夕張鉄道キハ200形の場合は、駆動系部品の相次ぐ強化の末、1957年にエンジンと変速機の間に流体継手を装備するトルク変動緩和策で問題を解決している。
1937年の日中戦争勃発で日本陸軍は中国大陸占領地の鉄道を接収し、上海や南京など華中地域の鉄道は華中鉄道による運営となった。日本陸軍の要請により現地の鉄道運営のための鉄道車両や資材の供出が行われることになり、鉄道省から9600形、C51形、D50形、スハ32600形やキハ40000形、キハ42000形などの一部が標準軌に改軌されて供出された。
キハ42000形は10両(42021, 42022, 42041 - 42045, 42059 - 42061)が供出の対象となり、1938年5月31日付けで特別廃車の手続きが取られ、大宮工場と鷹取工場で標準軌化の上で華中鉄道に送られた。大陸では近郊列車に使用されたが、各車とも戦後の消息は不明である。
キハ07 41(旧番号キハ42055)は宮原線での使用を最後に1969年に廃車後、豊後森機関庫で保管されていたが、1986年に大分運転所に移されて引き続き保管された後、2003年に修復され、九州鉄道記念館に展示車両として静態保存されている。この車両は、2022年3月、国指定重要文化財に指定された。
キハ07 5(旧番号キハ42029、同和鉱業片上鉄道キハ702)は1991年7月1日の片上鉄道廃止まで旅客営業に運用された後は柵原ふれあい鉱山公園で動態保存され、月に1回の割合で展示運転されている。なお、廃止以前の1968年1月に、ヘッドライトのシールドビーム2灯化工事が行われて幾分イメージが変わったが、正面の流線形のフォルムは維持されている。
キハ07 29(旧番号キハ42032、鹿島鉄道キハ601)は70年以上にわたって使用された現役最後の国鉄キハ42000形気動車であったが、2007年の鹿島鉄道の廃止による廃車後は、他の鹿島鉄道の車両1両とともに旧鉾田駅にて動態保存され、イベントで実際に運転された。その後、2009年11月に鉾田市に寄贈され、同年12月には鉾田市内の温泉施設にて引き続き動態保存されている。『鹿島鉄道キハ600形気動車』の項も参照。
夕張鉄道は客貨分離のためキハ42600形タイプの同型車を導入することになり、1947年にキハ200形キハ201・202の2両が新潟鐵工所で製造された。外観はキハ42600形に類似するが、前面窓は4枚で雨樋は省略された。機関はDMH17と同系の新潟鐵工所製LX8Xで、出力は150馬力であった。
1960年には中央扉が埋め込まれ2扉車となり、後に前面窓と側面上段窓のHゴム化、下段窓のアルミサッシ化などの改造が施工されている。
1975年の夕張鉄道廃止後は岩手開発鉄道へ2両とも譲渡され、キハ202が整備の上でキハ301となった。キハ201は部品取り車となった後に解体されたとされる。キハ301は機械式のまま使用されて末期は予備車となり、1992年の旅客輸送廃止後も存置されていたが、1997年に廃車となった。動態保存の計画もあったとされるが、2001年に解体された。
キハ42000形は戦後も追加新製が行われており、戦後すぐの段階では事故・戦災廃車を除いて払い下げ対象とはならなかった。この時期は戦時中の私鉄買収に伴う種々雑多な買収気動車群の整理・廃車が優先されており、私鉄からの気動車払い下げ申請には原則的にこれらが充てられていた。そのため、この時期に本形式と同クラスの大型気動車の確保を企図した夕張鉄道と南薩鉄道の2社は、本形式をベースとした車両を1952年に相次いで自社発注している。
1940年代後半以降には事故廃車5両、戦災廃車2両が羽幌炭礦鉄道、茨城交通などに譲渡された。1961年から1969年にかけては液体式のキハ10系やキハ20系の増備で余剰となった車両のうち18両が同和鉱業片上鉄道、有田鉄道、江若鉄道、関東鉄道などに払い下げられた。
1940年1月29日に西成線の安治川口駅で発生した列車脱線火災事故は、キハ42000形3両編成の最後尾車キハ42056が脱線転覆、燃料のガソリンに引火して満員の通勤客が脱出できないまま全焼し、犠牲者189名を出す大惨事となった。事故原因は駅員が列車通過中に分岐器を転換したという誤操作であり、車両自体に直接の欠陥があったわけではないが、気化・引火しやすいガソリンを鉄道車両に使用することの危険性が指摘され、発火しにくくより安全な軽油を燃料とするGMH17を代替するディーゼルエンジンの開発が急がれた。この事故により、被災車1両(42056)が廃車となっている。