国鉄キハ80系気動車
「かもめ」宮崎編成を独立させる形で1965年10月1日ダイヤ改正で運転開始。1967年10月1日ダイヤ改正で運転区間を大阪 - 宮崎・佐世保に変更。1968年10月1日ダイヤ改正で両編成とも食堂車不連結とした上で宮崎編成は「日向」に、佐世保編成は併結列車を「かもめ」長崎編成に変更し愛称を「かもめ」に改称し消滅。
なお本系列の近畿圏発九州地区発着列車は、福知山線・山陰本線経由の「まつかぜ」を除き、他の列車は山陽本線経由としており、下表に示す愛称遍歴がある。
1967年10月1日ダイヤ改正で旭川編成を「北斗」に発展的解消し、付属編成は札幌転回に変更。1970年10月1日ダイヤ改正で「おおとり」釧路発着編成を単独運転とし2往復化。1972年3月15日ダイヤ改正で3往復化し、うち1往復は付属編成を滝川で分割併合を行う旭川発着とした。
1980年10月1日ダイヤ改正から新たに札幌発着1往復にも充当が開始された一方で、旭川発着列車を廃止。さらにキハ183系への置換えを開始。1981年10月1日ダイヤ改正で石勝線経由に変更の上、函館発着1往復を除き札幌発着とし、「おおぞら」全体でも1往復を除きキハ183系化。残った1往復も1982年9月11日にキハ183系化を完了した。
1985年3月14日ダイヤ改正で帯広発着2往復が増発され、そのうち1往復が後述する「北海」と共通運用で充当されたが、1986年11月1日ダイヤ改正でキハ183系へ置換え。
「おおとり」(1964年10月 - 1986年10月)
1964年10月1日ダイヤ改正で運転開始された函館 - 網走・釧路間の列車である。分割併合は滝川で行われ、キシ80形組込の基本編成が網走発着、付属編成が釧路発着とされたが、1965年10月1日ダイヤ改正で基本編成と付属編成の発着を逆転させた。
1970年10月1日ダイヤ改正で釧路発着編成を「おおぞら」に発展的解消。網走発着編成のみでの運転となったが、食堂車は不連結。
この改正では、日本全国に9往復しかなかった国鉄特急列車を一気に26往復まで増発させることになり改良形のキハ82系を増備。函館運転所へ15両、尾久客車区へ34両、向日町運転区へ78両が配置されたが、ダイヤ設定されたものの「ひばり」は充当用7両が1962年4月7日落成となり同月27日から運転開始。「みどり」は就役した本系列の信頼性が未知数であり、万一トラブルが起きた場合でも代替用の予備車両を即座に用意できる態勢を作り故障率の低さを確認した上で同年12月からの運転となったが、それでも完璧にトラブルを排除するまでには至らなかった。
当時開設されたばかりで本系列による特急列車運行を多数担当した向日町運転区では、初代区長に就任した山之内秀一郎がトラブル対策での部品不足を補うため運転開始前の「みどり」用予備車を補修部品取りに利用したことを著書で明らかにしたほか、ダイヤ改正初日の下り「まつかぜ」では最後尾6号車のキハ82 40が車軸発熱トラブルのため福知山で緊急解結となり40分遅れで発車。5号車キハ80とキシ80のサービス電源が不足したため食堂営業を止め5号車の乗客を収容した上で15分遅延して松江に到着。
その後にキシ80形不連結編成が「おおぞら」のみならず多数設定されたことから本工事は既造のキロ80形全車に施工されたほか、キロ80 43以降は両渡り構造で製造された。また付属編成連結位置の関係や普通車のみで編成組成を可能とする必要から、一部のキハ82形には後位側へ本工事が施工された。
1963年度増備車よりキハ82形はクーラーを増設し、キハ82・キハ80・キロ80の各形式ではデッキ側天井にダクトが追加された。従来車も追設工事を施工した。また行先表示・号車番号・座席種別のサボ受けの取り付け位置が変更され、従来車は一部を除き移設工事を施工した。
1965年度増備車より台車がDT31B・TR68Aに変更され、キハ81系も同台車に交換された。
1966年度増備車ではキハ82・キハ80・キロ80のデッキ側妻面に貫通扉が追加された。これに伴いくずもの入れを排気口側車端部に移設した。
当初はキサシ80形同様に走行位置表示板を搭載したが、運用区間拡大や他線への転用時に撤去した。クーラーパネルは初期車ではキサシ80形と同タイプを装備したが、後の増備車では座席車と同じ改良型に変更した。
35・36は台車をDT31B形へ変更し走行位置表示器を廃止。1967年1月落成の最終増備車37は、さらに食堂部窓を大窓化しベネシャンブラインドを装備しており、同年夏以降に製造開始となった583系電車やキサシ180形の試作的要素を持った異端車である。
1986年11月1日ダイヤ改正で、函館運転所が担当する「おおとり」「オホーツク」編成のキハ183系置換えを最後に定期運用が終了。1987年の分割民営化時には同所所属となる29・36・37の3両が保留車のままJR北海道に承継。36・37は1990年に廃車となったが、29は1988年3月にジョイフルトレイン「トマムサホロエクスプレス」用の501へ改造。同車は2007年6月6日付で廃車され形式消滅となった。
前年の1963年からキシ80形組込6両編成で運転されていた「つばさ」盛岡編成は、1964年10月1日ダイヤ改正でキハ80形1両増結の7両化および隔日で尾久客車区との運用となったことから、増結名義で新製されたキハ80 111・112ならびに尾久から転入の13両で配置が開始された。同年12月にはさらに7両が尾久から転入したことから隔日運用は終了し、盛岡編成は当区配置車の20両のみで運用された。
1965年10月1日ダイヤ改正で盛岡電化が完成し、盛岡編成は仙台運転所へ新製配置された483系電車化され「やまびこ」に発展的解消。全車向日町運転所へ転出した。
1960年に9両編成2本と予備8両の合計26両が製造されたキハ81系 は、日本初の特急形気動車である。最初に投入された列車名にちなみ「はつかり形」とも呼ばれる。1961年第4回鉄道友の会ブルーリボン賞受賞。
1972年10月2日ダイヤ改正では秋田機関区から485系電車への置換えで余剰となった1960年製造車10両が転入。この中にはキハ81形6両が含まれており、名古屋発着基本編成の天王寺方と専用付属編成の名古屋方に組成された。同改正では前後にキハ82形が組成される白浜・新宮発着編成もキロ80形2両組込とされたほか、一部列車を除き増結される付属編成は全区間併結もしくは白浜転回とされた。また1973年10月1日ダイヤ改正で関西本線河原田 - 紀勢本線津間を同年9月1日に開業した伊勢線経由へ変更したことから、名古屋発着列車は従来は亀山で行っていたスイッチバックが解消されるとともに15分程度の運転時間短縮が実施された。
以後は1981年9月30日まで定期運用は付属編成のみとし、予定臨時列車では「おおぞら」旭川編成の間合いで充当されるのみに留まった。
1981年10月1日ダイヤ改正で「おおぞら」の系統分離1往復を含む4往復の運用を札幌運転所から再移管されたが、1983年6月1日からキハ183系置換えを開始。1985年3月14日ダイヤ改正で残存した7号・4号の1往復(6007D 6004D)を毎日運転の季節列車扱いとしたが、1986年10月31日をもって運用終了。
「北海」(1967年3月 - 1986年10月)
1967年3月1日ダイヤ改正から運転開始した函館本線倶知安小樽(通称:山線)経由の函館 - 旭川間特急列車である。1981年10月1日ダイヤ改正で運転区間を札幌まで短縮し、キハ183系で1往復増発。1985年3月14日ダイヤ改正で付属編成の連結中止ならびに基本編成からキシ80形を除外し6両に短縮。帯広発着「おおぞら」1往復と共通運用が組まれたが、1986年10月31日をもって廃止された。 函館0440(11D 北海1)0909札幌0943(33D おおぞら3)1302帯広1445(38D おおぞら8)1804札幌1921(12D 北海4)2355函館 「エルム」(1969年10月 - 1971年6月)
1968年10月1日ダイヤ改正で運転開始された「北斗」札幌発着列車を1969年10月1日ダイヤ改正で改称。
JR北海道が18両継承。JR東海が50両継承と1両の車籍復活を実施。総計で69両が分割民営化後も車籍を保有した。