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40系気動車 (2代)
液体変速機の構成の違いにより、起動時の動輪周引張力はキハ20系（定格出力180 PSのDMH17C形機関搭載車。変速機としてDF115A形ないしはTC2A形を搭載）の2,500 kg弱に対して2,400 kg弱と低く、車両重量の増大と相まって「キハ40系＝低出力」のイメージを強める一因となっている。一方で、例えば10 km/hではキハ20系の約1,800kgに対し約2,100kg、50km/hでは約600kgに対し約800kgと逆転しており、当初特急・急行形用として開発された変速機の中高速域を重視した特性が表れている。駆動方式は1軸駆動で車両内側よりの第2軸を駆動しており、台車にキハ65形・キハ66系の第2減速機と共通 のGB122形減速機が装架されている。
酷寒地形・寒地形は本形式用に新開発のDT44形・TR227形もしくはDT44A形・TR227A形空気ばね台車を採用した。一方、暖地形はコストダウンを優先し、従来からの標準台車であるコイルばね式のDT22D形・TR51C形を採用しているが、台車に逆転器を搭載しなくなった分、側梁を軽量化している。