キハ20系気動車は1953年に導入されたキハ17系を基本として、車体を拡幅して接客設備の改善を図ったもので1957年から66年にかけて、キハ20形を中心に北海道向けにデッキを設けたキハ22形や勾配路線向けに2エンジンとしたキハ52形など7形式1.126両が新製されました。キハ17系に比べて車体幅を200mm、車体高さを180mm拡大し、準急用のキハ55形に準じた大きさとなりました。電車・客車なみの寸法に拡大して居住性の改善を図る一方で鋼体の軽量化によって重量が増えないようにしています。
ディーゼル機関はDMH17Cを搭載しています。台車はコイルバネ式のDT22A/TR51Aを装備しています。客室内部はセミクロスシートとし、側窓は2段上昇式となっております。客室の照明には40Wの白熱灯を使用していました。
写真のキハ20 467は1962年3月に日本車両で完成したものです。更なる車体の軽量化や台車の変更などの設計変更を行ったキハ20系200番台に区分される車両です。JR東日本に継承され、1990年5月に廃車となりました。