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。
国鉄キハ10系気動車
エンジン1基搭載の気動車は急勾配区間では出力不足で十分な走行性能を得られないため、DMH17B形エンジンを2基搭載、各台車の内側軸を駆動することで総出力320PSの2軸駆動としている。しかし、本系列で標準の縦形直列8気筒のエンジンと液体式変速機、ラジエーター、推進軸、逆転機を2セット、そのままタンデムに並べて装架したことから床下スペースが不足し、これを補うため最大長22,000mm、台車中心間は15,700mmという長大な車体となった（通常型気動車に比して2m長い）。車体断面はキハ45000形をそのまま踏襲したため、極端に細長い外見となっている。