国鉄キハ57系気動車
新製車は長野機関区(→長野運転所→現・長野総合車両センター)に配置され、1961年7月から上野 - 長野間の急行「志賀」「丸池」に投入され運転を開始した。
基本形であるキハ58形グループよりも早期に製造された理由は、同年9月がちょうど善光寺御開帳に当たっており、沿線自治体から輸送力増強の要請があったためである。
キロ27形の等級帯は最初期に落成した1次車の1 - 4では青1号としたが、直後の1961年7月に等級帯を淡緑6号に変更したため、2次車の5 - 7では新帯色で落成。青1号等級帯車も短期間で淡緑6号に塗替えられた。
同年10月からは上述2列車の他に「とがくし」にも充当され、同時に車両運用効率向上の観点から広域運用を実施することとなり、碓氷峠と全く関係のない大阪 - 長野間の「ちくま」にも運用を開始し、「志賀」「丸池」「とがくし」「ちくま」との4列車による共通運用で充当された。
さらに1962年3月からは「志賀」「丸池」の長野電鉄湯田中への乗入れ運用も開始された。
しかし製造からわずか2年後の1963年(昭和38年)には、碓氷峠区間のアプト式廃止による粘着式切替ならびに軽井沢 - 長野間電化完成により、急行列車の運転体系を変更し、「丸池」を「志賀」に、「とがくし」を新設の「信州」に統合し、引き続き気動車列車として存置する「ちくま」と運用を分離した上で165系電車化された。このため本系列は本来の存在意義をほぼ失ったものの1966年9月までは引き続き碓氷峠を通過する列車として「妙高」に充当されたため補助機関車のEF63形による牽引・推進運転に対応した横軽対策を施工。その後は飯山線急行「野沢」や循環急行「すわ」「のべやま」・中央西線急行「きそ」などに転用された。