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。
小田急キハ5000形気動車
走行用機関は、キハ5000形とキハ5100形5101では振興造機製のDMH17B1形ディーゼルエンジンを採用した。DMB17B1は水冷4サイクル、直列8気筒、排気量16.98lで国鉄DMH17Bから予燃焼室と圧縮比の16から17への変更などで定格出力を160PSから180PSに増強した他、燃料噴射ポンプ、軸受メタル、シリンダライナ、起動電動機などを改良したものである。また、燃料消費率も195g/PS/hから190g/PS/hと若干改善されている。キハ5100形では夏期の25‰勾配運転時の冷却水沸騰を防止するため、放熱器に水を噴射する機関冷却水散水装置をキハ5100形に設置し、5102では振興造機製のDMH17C形を採用している。いずれの場合もエンジンは2台のうち1台を選択して運転することも可能となっていた。駆動装置は液体変速機（トルクコンバータ）のTC-2形を採用した。制動装置（ブレーキ）については、日本エヤーブレーキ製のDA-1形自動空気ブレーキに中継弁を追加して改良を施したDAR式自動空気ブレーキとして、ブレーキの遅れの解消と空気消費量の減少を図ったが、これは後の国鉄キハ57系と同形式のものである。空気圧縮機はレシプロ式3気筒、容量630l/minのC-600を搭載し、機関からベルト駆動する。また、電気回路は基本的にはキハ50形と同一であるが、2基の機関を別個に始動、停止ができるようにしたほか、表示灯回路も機関ごとに設置、電源回路を2機の発電機ごとに2ブロックに分離、帰路回路を帰路スイッチ経由でバッテリーに戻す回路に変更するなどの改良がなされた。