閑散ローカル線の収益改善と増発のため、バス用のディーゼルエンジンを10m級の車体に取り付けた小型気動車である。西ドイツの“シーネンオムニブス”を参考に製作され、「レールバス」とも呼ばれる車両群のことである。1954年に誕生し、3形式49両が製造されたが、耐用年数が短く、1968年までに全車が廃車された。キハ01系という呼称は国鉄の正式系列呼称ではなく、同一の設計思想により製造された車両形式を便宜的にまとめたものである。以降の強化形は機関水平シリンダ式直列6気筒DS22形、連続定格出力75PS/1,700rpm。