JR九州キハ72系気動車
先述のように、本系列ではディーゼルエンジンと液体式変速機や、台車も含めて新製されている。
エンジンはキハ200系と同じDMF13HZA (450 PS / 2000 rpm) を用いている。これがキハ72 2には2基、他のキハ72形には1基搭載されている。キサハ72 4は発電用エンジンを備えるものの形式が示すように走行用エンジンは搭載していない。
台車はヨーダンパ付き空気ばねボルスタレス台車のDT602K(キハ72 2)、DT603K(キハ72 2以外の動力台車)、TR602K(キサハ72 4および付随台車)を使用している。キハ71系では種車の関係でコイルばねを使用する揺れ枕吊り台車の車両が存在するが、本系列では全車両とも空気ばね台車に統一されている。さらに変速機に爪クラッチを採用し、加速性能を向上させている。ブレーキシステムは電気指令式である。
このようにキハ71系に比較すると車両性能の向上が図られており、キハ71系では最高速度が95 km/hであったのに対し、本系列では120 km/hとされた。ただし、検査等での運休時はキハ185系を使用した「ゆふ」として運転されるため、120 km/h対応のダイヤは組まれていない。遅延したときなどに限り、120 km/h運転が行われることがある。
運転席はやや中心線寄りに配置され、L字形のコンソールで囲まれている。マスター・コントローラーは左手操作の横軸式、ブレーキは電気指令式で、右手操作の縦軸ハンドルとなっている。
保安装置は登場時にはATS-SK形であった。のちの省令により『パターン連続照査機能』等を装備し、SK形と互換性のある、ATS-DK形に変更され、専用のコンソールが設置された。