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1961年から製造されたキハ82系[36]は、キハ81系の改良型である。「はつかり改良形」あるいは当初投入された列車の一つである特急「白鳥」にちなみ「白鳥形」とも呼ばれる。この系列の登場から、第1次車を含め「キハ80系」という名称で呼ばれるようになった。
開発の経緯
「はつかり形」キハ81系は、登場早々のトラブル続きで不評を買い将来性を危ぶまれた。しかしその間にも旅客需要の増大で、日本全国の国鉄線における輸送力改善は急務となっていた。これに対応するため、国鉄は1961年10月の白紙ダイヤ大改正を計画した。
この改正では全国に特急列車を大増発することが計画された。特急新設路線の多くは地方の亜幹線であり、当然ながら非電化で、気動車を充当せねばならなかった。このため国鉄は1960年末から第2次形の開発に着手した。
キハ82形
1961年から1967年までに110両が製造された。キハ81形に代わって開発された本系列の貫通型先頭車である。発電セットを床下搭載としてボンネットを廃止し、当時の一般形・準急形気動車や急行形電車同様の貫通式運転台を採用した。客室のレイアウトもキハ81形と比較して、トイレ・洗面所の位置をデッキ寄りに変更。売店も廃止されたことから客室が拡大されている。このため座席定員は、キハ81形より座席3列分12人多い52人となった。
一時は気動車特急の代名詞的存在となり、そのスタイリングはキハ181形やキハ391形にも受け継がれた。造形面での優美さと機能性を兼ね備えた完成度の高い前頭形状は、今なお、工業デザイナーや鉄道愛好家から高く評価されている[39]。 正面貫通式で両側に若干の後退角を伴ったパノラミックウインドウ（曲面ガラス）付き高運転台は、星晃[40]らの手で同年に設計されたクハ153形500番台にも採用された当時最新のデザインであるが、灯具の位置や塗色の違いから両者の印象は相当に異なる。
153系電車などのような列車種別表示幕は設けず、屋根上両側に前照灯と標識灯をセットとした横長のライトケースを設置（これは同時代のアメリカ製乗用車の影響と見られる）し、パノラミックウインドウは前面の平面部分から曲面部分までシームレスの青みを帯びた一体型熱線吸収ガラスでコスト高を押して採用された。窓下には鳥の翼を思わせる広幅の赤帯を塗装してアクセントとしている（このイメージは後のキハ181形にも多少の改良を伴いながら継承された）。
貫通扉には、ドアサイズに合わせた小型の列車愛称表示板と逆三角形の特急シンボルマークが装備されている。貫通幌は、収納時には車体側の凹みに面一で格納され、通常の貫通幌のように飛び出ることのないスマートな外観となった。
1963年（昭和38年）製の46- は機器室寄りの冷房装置が1基増設されており、それ以外の車両も順次ほぼ同様に冷房増設改造[41]が施工された。また1965年製の76- は台車をDT31Bに変更している。
