定山渓鉄道キハ7000形気動車
1957年8月12日にキハ7000形全3両(キハ7001 - キハ7003)を使用した試乗列車が札幌駅へ乗り入れたた後、同日から本格的な直通運転が開始された。札幌駅では定山渓方面専用の0番線に停車し、同駅から東札幌駅までの国鉄線は単独運転、もしくは国鉄の気動車との併結運転が行われた。東札幌駅からの定山渓鉄道線では豊平駅まで単独で走行した一方、同駅から定山渓駅の間は電車に牽引される付随車として運行した。ただし補助電源装置の電圧が電車と気動車の間で異なるため、両者の併結運転を開始するにあたり新規の回路を用意する必要があった。
1958年には次項で述べるキハ7500形(キハ7501)が増備され、以降は4両体制で札幌乗り入れ運用に就いていたが、札幌市営地下鉄建設に伴う用地売却により定山渓鉄道線の廃止が決定した事で、直通列車も1969年9月30日をもって廃止された。翌月(10月31日)の全線営業運転終了時まで車籍は残っていたものの、他社への譲渡は行われず全車とも廃車・解体された。