国鉄キハ80系気動車
1960年9月15日付でキハ81系先行製造車9両編成1本が落成し尾久客車区(現・尾久車両センター)に配置された。
同日には川越線で、同月18日から23日にかけて営業運転と同様に常磐線・東北本線でPR映画の撮影が行われた。同年10月14日にはお披露目を兼ねてアジア鉄道首脳者会議 (ARC=Asian Railways Conference) 参加者らを乗車させた特別列車に充当させ東京 - 日光間を往復し、国鉄の意図通り注目を集めた。さらに同月31日から11月18日にかけて残り17両が落成。同年12月10日から上野 - 青森間「はつかり」に就役した。
運転開始時は客車列車時代と同一の所要時間となるダイヤ設定であったが、上述した故障続発により客車による代走となったケースもあった。
1961年3月1日ダイヤ改正で初の気動車ダイヤが組まれ45分短縮。同年10月1日ダイヤ改正では下り18分・上り15分短縮し10時間30分を切るダイヤ設定となり、客車時代と比較して約1時間短縮する大幅なスピードアップが図られ、1966年10月1日ダイヤ改正では下りがそれまでの最短となる10時間23分運転となったほか、1963年4月20日からはキハ80形1両を増結し10両編成化。キハ82系グループとして製造されたキハ80形・キロ80形も「はつかり」編成に組成された。
1972年10月2日ダイヤ改正で運転区間完全電化により青森運転所(→青森車両センター→現・盛岡車両センター青森派出所)へ運用移管し485系電車化。余剰車は「あさしお」へ転用。
「はつかり」に充当されたキハ81系は、登場早々にトラブル続きで不評を買い将来性を危ぶまれたが、その間にも旅客需要増大で輸送力改善は急務となり国鉄は1961年10月1日ダイヤ改正で全国に特急列車を大増発することを計画した。この特急新設路線の多くは地方亜幹線であり、当然ながら非電化で気動車による充当が必須であった。このため国鉄はトラブルへの対策と改良を主題にキハ81系が「はつかり」運用に充当された直後の1960年末から開発に着手。新たに設計された先頭車のキハ82形と基本設計はそのままとされた中間車も含む1961年以降に製造されたグループが本系列である。
当初投入された列車のひとつである「白鳥」にちなみ白鳥形と呼ばれる。なお本系列への製造移行により従来からのキハ81系と合わせキハ80系または80系気動車というグループ全体を意味する統一系列で呼ばれるようになった。