キハ141系一般形気動車
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キハ141形・キハ142形
JR北海道において、非電化の札沼線（後に「学園都市線」の愛称が付いた）沿線の都市化が急速に進み、輸送量が増えている中で、札幌圏の電車化に伴いオハ51系客車に余剰が生じていた。そこで、オハ51系客車を種車として気動車に改造して札沼線系統に投入することとになった。
まず1990（平成2）年2月にオハフ51形（オハフ51 44・45）を種車としてキハ141-1、キハ142-1が釧路車両所で先行試作車として改造された。
駆動機関1台搭載のキハ141形と2台搭載のキハ142形とで2両編成を組む。
種車後位側の乗務員室を半室構造の運転室に改造、片運転台で、機器類の配置はキハ54形をベースとしている。前面は貫通構造としてキハ54形のように窓を大型化、運転室側の乗務員扉は移設している。キハ142形は種車の便所が撤去されて機器室化されている。種車の業務用室は1位側は撤去、2位側は機器室となり、業務用室の側開き戸は撤去された。車体塗色は白色をベースとしてコーポレートカラーの萌黄色の帯を巻いているが、先行試作車は当初作側面上部の帯も萌黄色で、腰部の青色と萌黄色帯の配し方が異なっていた。
客室内は中央部の4ボックス以外はロングシート化し、キハ141形は片側のボックスシートを4人掛から2人掛に変更している。
機関は国鉄時代にキハ31形で採用され、JR北海道ではキハ130形と同様のDMF13HS（250PS/1900rpm）をキハ141形は1台、キハ142形は2台搭載、液体変速機はDF115Aとなっている。台車は廃車発生品を使用しており、動力台車がDT22D、キハ141形の付随台車がTR51Cである。ブレーキ装置はオハフ51形のCLブレーキ装置を再用し、保安ブレーキとして直通予備ブレーキを取付けている。
苗穂に配置され、1990（平成2）年4月から営業運転を開始した。
続いて1991～93（平成3～5）年にかけてオハフ51
11・46・16・53・1・47・49・48・55・12・2・5・23を種車としてキハ141-2～14、オハフ51
3・40・50・51・54・13・22・42・43・14・21・6・26を種車としてキハ142-2～14が苗穂、釧路、五稜郭で改造された。
この間、1992（平成4）年8月に先行試作車2両は苗穂工場で量産化改造が施工された。
オハフ51
30を種車として1995（平成7）年1月に改造されたキハ142-201は、半自動扉制御装置を装備しているため、200番代に区分された。キハ142-14は1995（平成7）年8月に半自動扉制御装置を追加してキハ142-114に改番された。
量産先行車のキハ141・142-1の2両は2005（平成17）年3月に廃車となり、残りの車両も大半が2012（平成24）年に廃車、保留車として残っていたキハ142-5・6の2両も2015（平成27）年3月に廃車となった。
このうちキハ143-201は廃車後にJR東日本に譲渡されて2014（平成26）年1月に「SL銀河」用のキハ142-701となった。このほかミャンマー国鉄に譲渡された車両もある。
キサハ144形
札沼線の輸送量増加に伴い、八軒-あいの里教育大間の複線化が計画され、1995（平成7）年春に太平-篠路間が第1次開業して増発が可能となるため、輸送力増強用にオハフ51形を種車として気動車（付随車）化したもので、1994（平成6）年3月にオハフ51
7・9・10・33を種車としてキサハ144-101～103・151の4両が苗穂工場で改造された。このうち、151のみ便所を存置するため150番代に区分されたが、101～103の3両は改造時には便所を有するものの1994（平成6）年秋までに撤去予定とされた。
当初はキハ141形・キハ142形の中間に連結するものとし、1992（平成4）年度に行われた711系電車（S-112編成）の混雑緩和対策試作改造における試験結果を反映して客室と出入台の仕切りを撤去、側出入口付近のロングシートも一部撤去して定員増大を図っている。定員134（座席48）名。
駆動機関を持たないためディーゼル機関＋30kVA発電機による電源装置を床下に搭載、このための燃料タンクやCP（電動空気圧縮機）などを有する。暖房は電気暖房としている。
気動車との併結に必要なジャンパ栓受や、密着式小形自動連結器を装備し、台車はTR51Cに変更された。、
客室内は業務用室と業務用出入台を撤去し、座席配置はキハ141形に準じて2＋1のクロスシートとなっている。出入台部とロングシート部にスタンションポール、ロングシート撤去部分に簡易腰掛が設置されされた。改造当初はキハ141・142形との連結のため、側引戸の半自動運用ができなかったが、将来に備えて準備工事がなされていた。
1994（平成6）年度に入ると機関出力が増大したキハ143形が登場し、キハ143-101～104・キハ143-151～154の中間に組み込むように組成変更され、側引戸の半自動運用に対応した。
キサハ144-151は1995（平成7）年8月に苗穂工場で便所撤去工事が行われてキサハ144-104となった。
2000・01（平成12・13）年にかけて冷房改造（N-AU26を搭載）が施工されている。
2012（平成24）年に4両とも廃車となったが、101と103はJR東日本に譲渡されて2014（平成26）年1月に「SL銀河」用のキサハ144-701・702に改造された。
キハ143形
1993（平成5）年度に先行改造されたキサハ144形と同様に札沼線太平-篠路間の複線化開業に伴って、1994・95（平成6・7）年度に改造されたグループ。オハフ51
36・41・24・34を種車としてキハ143-101～104（便所なし）、オハフ51
32・35・15・20・27・39・60を種車としてキハ143-151～157（便所付）が1994・95（平成6・7）年に苗穂、釧路、五稜郭で改造された。
駆動機関はN-DMF13HZD（450PS/2000rpm）の1基搭載に増強され、台車も廃車発生品ではなく、キハ150形の台車をベースとしたボルスタレス式のN-DT150A、N-TR150Aに変更された。客室内は出入台と客室の仕切りの撤去、クロスシートの2＋1化など、キサハ144形と同様である。
なお、上述の通り第1～4編成はキサハ144形を組み込み3両編成で使用される。
1995（平成7）年7・8月に改造されたキハ143-156・157は当初からN-AU26形冷房装置が搭載され、他車も1995・96（平成7・8）年に苗穂工場で全車冷房化された。側引戸の半自動対応も可能となっている。なお、キハ143-157については石狩当別方に方転されて便所は使用停止となった。
2012（平成24）年6月1日の札沼線桑園-北海道医療大学間の電化および同年10月27日からの電車化に伴い、キハ143形2両編成5本をワンマン化の上で苫小牧に転出し、室蘭本線で使用することになった。改造は2011（平成23）年11月から2012（平成24）年9月にかけて行われ、主な改造内容は、客室内ではLCD運賃表示器と運賃箱、整理券発行機の新設、外装では連結面の転落防止幌設置、客車時代に準備工事となっていた側面行先表示器をLED式として設置したことなどである。また、保安装置はATS-DNへ更新された。改造後はキハ143-151＋キハ143-101、キハ143-152＋キハ143-102、キハ143-153＋キハ143-103、キハ143-154＋キハ143-104、キハ143-156＋キハ143-157で編成を組んでいる。キハ143-155は対象外で、JR東日本に譲渡された。
700番代（JR東日本「SL銀河」用）
JR東日本では、釜石線に東日本大震災からの復興支援と地域活性化を目指して、蒸気機関車（SL）牽引の観光列車を運行することになり、機関車は岩手県盛岡市に静態保存されていたC58
239を動態復元させることになった。また、釜石線は最大25‰の勾配を有することから、これまで蒸気機関車列車を運転する際にはディーゼル機関車等の補機を必要としていた。このため、客車の代わりに蒸気機関車と協調運転可能な気動車を使用することで補機を使用せずに運転可能となる。こうしてJR北海道からキハ141系気動車4両を譲り受けてSL列車の旅客車用に改造したのが本グループである。愛称は「SL銀河」に決定、2014年（平成26）年3月に運行に先立ち企画された団体臨時列車での運転に続いて、「SL銀河」として同年4月12日から花巻-釜石間で運行を運行を開始した。
1号車からキハ142-701＋キサハ144-702＋キサハ144-701＋キハ143-701の4両編成で、種車はそれぞれキハ142-201、キサハ144-101・103、キハ143-155で、2012（平成24）年11月28日付でJR北海道にて除籍され、JR東日本郡山車両センターで改造後2014（平成26）年1月23日付で竣工して盛岡に配置された。
内装および外装はKEN･OKUYAMA･DESIGNによるもので、宮沢賢治の「銀河鉄道の夜」をコンセプトとしている。
車体色は夜空をイメージした青をベースとし、車両毎に濃紺から薄青へトーンを徐々に変えており、下り列車においては機関車の黒を含めて編成全体がグラデーションとなるように表現されている。また、車体には「銀河鉄道の夜」に登場する星座や動物をシンボル化、一部は真鍮板として取付けている。
車内は宮沢賢治の生きた大正から昭和のイメージとし、天井灯はLED照明で、座席背もたれ上部にパーティション、側窓上部に南部鉄器風の荷棚、荷棚上部にステンドグラス風の飾り照明、窓吹寄上部にガス灯風の壁灯を設置している。腰掛は固定クロスシートで、側窓は種車の二重窓のままであるが、横引きカーテンが設置されている。
各車とも化粧板は側窓下部が木目模様、窓吹寄から上部は白色系とし、一般座席部の床は天然木風の床材、通路およびギャラリはカーペット敷きとなっている。1号車には月と星のミュージアム、プラネタリウム、銀河コレクション（沿線ゆかりの作品展示）ギャラリー、2号車には宮沢賢治ギャラリー（イーハトーブと賢治）、便所、ライブラリー、3号車には宮沢賢治ギャラリー（ソーシャルデザインと賢治）、「銀河鉄道の夜」ギャラリー、4号車には宮沢賢治ギャラリー（アーティスト賢治）、SLギャラリー、6人掛大型ソファ、売店、車販準備室、車椅子スペース、車椅子対応便所が設置（種車の和式便所は撤去）されている。2号車の
便所は新規に設置されたもので、汚物タンクは床下スペースの関係上、高速バス等で使用されている床上設置の汚物タンクと便器が一体型となったものである。また、各車のギャラリーやライブラリ等のテーブルや飾り棚は難燃木を使用している。
蒸気機関車との協調運転に対応するため、両先頭車の運転台には必要なスイッチ類を設置、さらに検修員室を設けて蒸気機関車の軸温度をパソコンで監視している。
その他の機器類については基本的に種車のものを踏襲しているが、1号車については機関をDMF13HZEに更新、台車についてもキハ47の廃車発生品のDT22Dに変更、種車が非冷房車だったため冷房改造を行っている。両先頭車の液体変速機はキハ110系で使用しているDW14A-Bに変更、保安装置はJR東日本仕様に変更され、ATSはATS-Psとなった。
運行開始以来、主に春から初冬にかけて「SL銀河」として活躍してきたが、老朽化を理由として2023（令和5）年春をもって運行終了となる。
