鹿島鉄道
キハ710形(711・712・713):1958年新潟鐵工所製の元三井芦別鉄道キハ100形(101・102・103)。1992年までに廃車。
キハ715形 (715) :1956年新潟鐵工所製の元夕張鉄道キハ254形 (254)。1993年廃車。
キハ83形 (83) :元北九州鉄道の流線型ディーゼルカージハ50。1935年汽車製造製。北九州鉄道が国鉄に買収され、キハ40652となり、ガソリンエンジン化によりキハ40330となった。1951年常総筑波鉄道に払い下げられてキハ83となった。妻面2枚窓に改造された。当初は常総線に配属されたが、後に鉾田線に転属した。
キハ200形 (201) :1936年日本車輌製。いわゆる「びわこ型」の前面を持つ小型車。前照灯は鹿島参宮特有の小型の物。
キハ40400形 (40401) :元芸備鉄道キハユ16。1934年に日本車輌でキハユ16として新製され、芸備鉄道が国鉄に買収されるとキハユ40900となった。鹿島参宮鉄道に転入後、ホハフ401となった後、キハ40401となった。これも前照灯は小型であった。また、偏心台車を使っている。
キハ410形(411・412):元国鉄キハ04。キハ410形への改造時に液体式化、総括制御化、片運転台化された。正面2枚窓になっていた。廃車後は2両とも経営者の同じ別々の保育園に引き取られ保存されたが、2004年秋頃に2両とも解体された。
エンドクレジットの「撮影協力」に鹿島鉄道がある。
1979年(昭和54年)4月1日に、関東鉄道から分離された赤字線の鉾田線を継承して営業を開始した。このとき同時に筑波鉄道(現・関鉄筑波商事)に分離された筑波線も営業を開始したが、同線は鹿島鉄道線より先の1987年(昭和62年)に廃止されている。
航空自衛隊百里基地への航空ジェット燃料による貨物輸送の収入によって、何とか経営が成り立っていたが、2001年(平成13年)8月に燃料輸送が終了したため、深刻な経営悪化に陥った(2002年〈平成14年〉4月1日に貨物営業は廃止)。これに対し、親会社である関東鉄道の経営支援、沿線自治体と茨城県による公的支援が5年間行われることとなり、廃線の危機は一旦回避された。
2002年度からの5年間は、経営改善5カ年計画に基づき、軌道強化、鉄道利用者向け駐車場整備、自転車を車内に持ち込める「サイクル&トレイン」の運転、65歳以上を対象とする格安定期券の発売などの営業施策を実施した。
19m級の3扉車で、当線では最大の旅客収容力を持っていた。出自は国鉄から譲受した元キハ07形で、1965年 - 1966年に関東鉄道に譲受された。1936年川崎車輌製の601と1937年鉄道省大宮工場製の602の2両が在籍していた。
流線型であった前面形状を1972年に関東鉄道形の平妻形に改造するなど、内外の大改装を度々繰り返し、1994年には冷房装置も搭載された。車体側面の形態と台車に往年のディテールを残す。
601は2006年時点で車齢約70年に達しており、一般旅客営業に運用される車両としては日本最古かつ戦前製唯一の現役気動車であった。廃止後601は、鉾田駅跡を鉄道公園にすることを目指した市民グループが駅構内に保管していたが、2007年に鉾田市議会で公園整備の陳情が却下された後、有志個人が鹿島鉄道から買い取り、鉾田駅の保存用地も同個人らが借り受けて保管していた。2009年に鉾田市が保存用地を提供することとなり、601も鉾田市に寄付され所有権が移転、移送の上で保存されるに至った。
602は一部の個人が保存を目指していたが条件が整わず2007年5月28日に石岡駅構内で解体された。
譲渡及び改番履歴を以下に示す。
国鉄キハ42032 >国鉄キハ07 29 > 鹿島参宮鉄道キハ42503 > 関東鉄道キハ42503 > 関東鉄道キハ601 > 鹿島鉄道キハ601
国鉄キハ42036 >国鉄キハ07 32 > 関東鉄道キハ42504 > 関東鉄道キハ602 > 鹿島鉄道キハ602
キハ600形601号 石岡機関区
キハ600形602号 石岡機関区(2006年)
キハ600形602号(1985年)