関東鉄道キハ5010形気動車
それまでの関東鉄道では、キハ2100形からキハ5000形までに至る完全新造の軽快気動車、あるいはキハ0形など既存車両のDMH17系からのエンジン換装においては、新潟原動機製のDMF13系のみを採用していたが、キハ2100形の一次車に関しては1993年の導入から20年以上経過、搭載されているエンジンの陳腐化が進んでいた。また、車内天井の照明もLEDを採用することになったが、LED照明は2010年代初頭では電車での採用が相次いでいた一方で気動車、とりわけ通勤向けの一般形気動車での採用が2016年時点においてもJR東海キハ25形気動車以外にほぼ無かったことから、まずは実際の車両に試験的に搭載して走行試験を実施することとなった。
新潟原動機製のDMF13系(DMF13HZ)に代わる新型エンジンを採用するに当たり、キハ2100形2101・2102の編成にて2101で後に本形式に搭載されるコマツ製のDMF11HZ系の一形式であるSA6D125-HE2形に換装、同時に車内天井の照明を蛍光灯からLEDに変更し、2016年4月から営業運転を行いながら長期の走行試験が実施された。
キハ2100形による走行試験を反映し、関東鉄道の車両としてコマツ製のDMF11HZ系エンジンとLED照明を実用化した事実上の量産形式として設計された。