普通の鉄道サイズの車両に比べ、車両購入費や運行コストが削減できるため、ヨーロッパにおいては特に1950年代より西ドイツ（シーネンオムニバス）やチェコスロバキアなどで量産され輸送量の少ない線区で使用された。これらは日本でいうところの「軽快気動車」に性質が近く、便所も設置されるなど、簡易・簡便一点張りの設計ではなかったことに留意されたい。
日本のレールバス
日本でも同種の車両が開発され、主に国鉄の閑散路線に導入された。
しかしながら、後述のとおり成功作とは言えず一度姿を消してしまった。
1980年代になると、技術の発達とともに復活を果たし国鉄の廃止路線を引き継いだ第三セクター鉄道など、旅客の少ないローカル線を中心に導入された。
初期のレールバス
国鉄は1950年代にキハ10000・10200（キハ01～03）形を開発した。
これは、車体構造は当時のバスと同様のモノコック構造で、エンジンは日野製のアンダーフロアバス用の水平型6気筒ディーゼルエンジン。変速機はバス用のトランスミッションで、動力の断続はこれもバス用の単板摩擦クラッチと、文字通りレールの上を走るバスであった。形態は先述のシーネンオムニバスをかなり模倣した部分があるが、当時の最新がキハ17系であった以上、それを基準に簡略化された構造は極端にラフに過ぎた。
この車両は閑散路線起死回生の切り札と期待され、耐用年数を迎えた1960年代まで使用されたが、車体が小型であるため収容力が低く、かといえば重連総括制御ができないため複数両を繋いでの運転はたいへん困難であった。（どれほどかといえば、やや不正確であるが「足並みと呼吸のそろわない二人・三人漕ぎ（タンデム）自転車」を想像していただければわかりやすい）
また工作精度も劣悪、簡易・コストダウンを極めたため耐久性が低いうえ乗り心地が悪く、便所のないなど一般的な気動車に比べて劣ると判断され、後継となる車両は開発されなかった。一方、西ドイツのシーネンオムニバスは2000年代まで活躍しているのだが…。
やはり最初にコストダウンのみを重視し、具体的に活用するコンセプトが定まらなかったのが失敗要因であろう。
同種の車両は、青森県の野辺地－七戸間を走っていた「南部縦貫鉄道」(廃止)のレールバスが代表的存在である。
一時の復活
1980年代から、国鉄の財政健全化のために営業成績が極めて悪いローカル線の廃止と、第三セクターへの転換が各地で行われた。
これらの路線は輸送量が多いとは言えず、小型で運行経費が安い気動車が求められたためそれに応える形で復活した。
初期のレールバスと同様に、車体、エンジンなどにバスの技術や部品類を多く使用していたが、液体変速機や冷房、多客時対応の総括制御が採用されるなど、1950年代のものとは一線を画した洗練された車両であった。
しかしながら、特に初期に開発された小型の二軸車を導入した路線ではラッシュ時の収容力に限界があったため、次第に数を減らすこととなった。
さらに、決定打として1991年に信楽高原鉄道列車衝突事故が発生する。衝突相手の国鉄形気動車(キハ58系)が運転台以外はほぼ原形をとどめていたのに対し、信楽高原鐵道SKR202は原形をとどめないほど木っ端微塵になってしまい、さらに2両目のSKR204も復旧不可能で事故廃車となったため、車体強度に大きな問題があることが明らかになった。
上記の事情から1990年代後半以降は一般型気動車に近いスタイルの、いわゆる軽快気動車と呼ばれる車両が投入されるようになって来ている。
茨城交通のように頑なにレールバスの導入を拒んできた事業者や、さらにはいすみ鉄道のようにより古い国鉄形気動車を購入する（ただし単純に置き換えというわけではなく集客の一環としての部分もある）例も出てきており、日本の鉄道では運用し難いという厳しい現実を実証してしまった。
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