JR九州キハ200系気動車
車体は普通鋼製20m車体で、片側3箇所にステップ付きの両開き扉を設置しており、前面は貫通扉を設けた構造となっている。ブレーキシステムを電気指令式とし、自動空気ブレーキの在来車両との併結は考慮していないため、連結器は電車と同じ密着式のものを採用しているが、非常時に在来車と連結するための中間連結器を装備している。走行用機関は新潟鉄工（現：新潟原動機）またはコマツ（220形200番台）の331kW（450PS）の出力のものを2エンド側に1基装備して連結面側台車の2軸を駆動する。これに伴い排気管を車体外部の連結面に設置して室内スペースを確保しているが、両運転台付きのキハ220形では従来通り室内に排気管を貫通させている。
JR北海道キハ160形気動車
改造工事では動力系の大規模な換装が行われ、床下では当初装備のエンジンと液体変速機を撤去し、総排気量 13.0 L のコモンレール式ディーゼルエンジン (330 ps / 2,100 rpm) と AST ・主変換装置・電動機が各1基搭載された。バッテリー・リアクトルなどの一部電装系は室内 1 - 2 位側の旧ロングシート部に搭載され、機器収納部の上部は荷物置き場に変更された。座席は従来のものをすべて撤去し、転用品の座席をクロスシートとして設置している。エンジン・変速機の換装と電装系機器群の追加に伴い、自重は 34.2 t に増大している。
外部塗色は基調色を白色とし、正面窓周囲・車体裾部全周・車体側面中央部に青色を、正面中位の前照灯周囲・側面ロゴ頭文字部に萌黄色を配する。側面には本車の開発コードを図案化した " "Inno Tech Train" " のロゴマークが配された。