大分鉄道事業部
2020年3月にFO104、2021年1月にFO507、3月にFO107・109・125が運用離脱。FO104については2020年12月に廃車回送され、2021年1月から3月にかけて廃車された。FO507は鹿児島車両センターに疎開していたが、2022年2月に廃車された。FO107・109・125の各編成は門司駅に疎開中。FO104編成の廃車によってJR九州所属100番台で初の廃車が出た。 1501、1521編成は2020年3月14日付で、1509 - 1512編成は2021年3月13日付で南福岡車両区より転属されている。運用は、上記のロングシート車の運用に入る。 100番台・500番台は2022年9月23日のダイヤ改正で定期運用がなくなり、2023年4月時点ですべて保留車となっている。
815系 (NO編成) ワンマン運転に対応した2両編成12本 (NO016 - 027) の計24両が配置されている。 N016・N017編成は2005年(平成17年)3月、NO027については2016年3月に熊本車両センターより転属した車両。 日豊本線(中津 - 重岡間)で運用される。
DF200形ディーゼル機関車 7000番台1両 (7000) が配置されている。『ななつ星 in 九州』用の専用機関車で、2013年7月12日付で新製配備された。
毎年、10月下旬から11月上旬の土曜日に「トレインフェスタin大分」と題して車両センターの一部が一般開放される。
主に以下の内容である(年によって変わる場合がある)
車両展示・車内開放(主に当センター所属車両)
出店
駅弁販売
ステージイベント
車両部品販売(行われない年もある)
2009年に行われた際は14系寝台車(熊本車両センター所属)の展示、車内開放が行われた。 車両展示は国鉄時代に製造された車両がメインとなる傾向にある。
例年、アクセス列車として、基本的に当センター所属の気動車2両+キハ185系の3両を熊本車両センター所属のDE10形機関車2両で挟み、専用のヘッドマークを付けた、「がちゃ列車」と呼ばれる団体列車を杵築・大分 - 下郡信号場 - 大分車両センター留置線間で運行している。気動車にはキハ40形、キハ47形、キハ147形、キハ31形、キハ125形の中から2両が選ばれる。その他アクセス列車は、キハ185系(ゆふ編成)、キハ183系(あそぼーい!)、キハ200形、787系(BO編成)でも行われたことがある。2021年度は団体列車として787系36ぷらす3が展示を兼ね博多-大分車両センター間で運転された。