問題の多かったキハ81の改良形として1961年から製造・運用された。
先頭車の前面がそれまでのボンネット型から丸みを帯びた貫通ドア付きに変更され、この前面がのちの特急用気動車の前面としてキハ181系やそれ以降の車両にも影響を与えた。
全車走行用エンジン2基搭載とし、サービス電源容量が必要な場合はキハ82形の増結で対処することで決着させた結果、一応の編成出力を確保すると同時に分割併合自在に長短の編成を組めるようになったのである。
ＪＲ北海道・ＪＲ東海に継承された車両の一部はジョイフルトレインに改造された。
