国鉄C55形蒸気機関車
本形式の基本構造は、代替・増備対象であるC51形やC54形の基本構成を踏襲している。
このため、3缶胴構成の缶胴部と1軸従台車で支持される広火室(英語版)を組み合わせたストレート形煙管式ボイラーを備え、軸配置を4-6-2(ホワイト式)あるいは2C1(日本式)とした、軽量級の過熱式単式2気筒テンダー機関車となっている。
ただし、ボイラーについては強力な自動空気ブレーキの採用の結果、下り勾配走行中に急ブレーキをかけた際に水面傾斜が原因で蒸気ドーム内に湯が入り込むというトラブルが発生したことから、C51形やC54形では第1缶胴部に置かれていた蒸気ドームの設置位置が変更され、本形式では第2缶胴部に置かれるようになった。また、これにあわせて従来は第二缶胴部中央上に置かれていた砂箱が本形式では蒸気ドーム直前へ移設され、両者が一体のカバーで覆われた。本形式の外観は、電気溶接技術の進歩を受けて溶接工法の採用部位を大幅に拡大し、リベットを減少させるとともに多くの部分に直線基調のディテールを採ったことと併せて、古典的なC51形に比して格段にモダナイズされた。
本形式のボイラー圧力やシリンダ寸法などはC54形のそれをそのまま踏襲しており、各動軸の軸重を丙線規格の許容する範囲内で増大させることで粘着性能を改善し、空転対策としている。
本形式の動輪はC51形やC54形と同様に直径1,750 mmのスポーク動輪であるが、それらの形式で動輪強度の不足に起因するスポーク割損やタイヤ部変形が多発して問題となっていたことから、本形式では新設計の補強付きスポーク動輪が採用された。
鋳鋼製の動輪輪心部、特にスポークのリム部分には、同時代のドイツ国鉄制式機で採用されていたのと同様の、俗に「水かき」と呼ばれる補強部分が形成されており、この機関車の外観上の大きな特徴の1つとなっている。この「水かき」付きスポーク動輪は変形・スポーク折損などの問題が殆ど発生せずこれらの問題の対策として大きな効果があった。
だが、直後に設計されたD51形・C57形からはアメリカ流のボックス型動輪を採用することとなり、本形式は日本の本線用大型蒸気機関車としては最後のスポーク動輪採用形式となった。
前述のとおり、本形式はD50形・C53形・C50形で既に採用されていた肉厚圧延鋼板による棒台枠を採用している。このため、板台枠を採用していたC51形やC54形とは異なり台枠側面に大きな肉抜き穴が開口されており、前述のスポーク車輪の採用もあって、動輪のスポークと台枠越しに反対側が透けて見えるという、繊細さや軽快感の強い外観となっているのが特徴である。
本形式は、大別して1次形・2次形・3次形の3種に分けられる。
なお、1次形内でも逆転棒の構造が曲がっている(C54と同じ)ものと直線のもの(2次形以後やC57に受け継がれたタイプ)があり、前者が1 - 11号機、後者が12号機以後となっている。
2次形は、後述のように流線形の覆いを装着して製造された。2次車が製造された当時、主要幹線の各機関区などでは20 m形以上の大型転車台が設置されていたが、地方の亜幹線では旧規格の60フィート (18 m) 形転車台が多用されていたため、2次形以降ではこうした配置線区の事情に配慮して炭水車のボギー台車心皿中心間隔および炭水車と機関車の連結面間隔を短縮することで全長を240 mm短縮、これにより1次車では転向作業が難しかった60フィート形転車台でも容易に転向可能としている。