国鉄キハ40000形気動車（こくてつキハ40000がたきどうしゃ）は、1934年に日本国有鉄道の前身である鉄道省が導入した機械式ガソリン動車である。
概要 ガソリン動車開発で私鉄や車両メーカーの動きに立ち後れていた鉄道省も、日本車輌製造設計による江若鉄道C4形1931年製の日本初の120人乗り18 m級ガソリン動車などを参考として、国産ガソリンエンジンを搭載する軽量構造の16 mガソリン動車キハ41000形（当初の形式はキハ36900形）を1932年に開発した。キハ41000形は使用実績も好調で、鉄道省で初めて量産されたガソリン動車となった。
この実績を元に、1932年制定の『国有鉄道簡易線建設規程』[ 「鉄道省令第10号」『官報』第1620号、1932年05月27日]（国立国会図書館デジタルコレクション）および『国有鉄道簡易線運転規程』に基づく簡易線での運行を念頭に、簡易線での気動車の最高速度65 km/hに合わせ『速度と保線』 p.140、これにより歯車比を下げるとともに、キハ41000形から車体長を短縮することにより車体重量を軽量化して牽引力に余裕を持たせて25 ‰の上り勾配で15 t積（ム級）貨車1両を牽引できるよう設計されたのがキハ40000形である。
当時、地方鉄道では、比較的強力なエンジンを搭載した気動車で客車や貨車を牽引して蒸気機関車が牽引していた小列車を代替する例があった一方で、鉄道省においてはキハニ5000形導入時にも付随車牽引の議論がなされたがとして、鉄道省の気動車の導入目的と合致しないものとされていた。キハ40000形の開発企図は、これらの事例をベースとしたものであった私鉄各社で試みられた、台車の心皿を動軸寄りにずらした偏心台車による粘着重量の有効活用を図る設計は、本形式では取り入れられていない。。
キハ40000形は、1934年3月に日本車輌製造本店で15両（キハ40000 - 40014）と川崎車輛で15両（キハ40015 - 40029）の計30両が製造されており『キハ41000とその一族（下）』 p.41、当初予定されていた形式はキハ39500形であったが、キハ36900形がキハ41000形となったことに合わせ、本形式もキハ40000形として導入されている。なお、当時の車両称号規程においては、客車に属する気動車貨車に属する気動車は別途規定されるの形式称号はとして「記号」を付さずに「番号」のみで表記することとなっており、キハ40001号車を例にとると、正式には、名称「二軸ボギー三等ガソリン動車」、形式「40000」（形）、記号番号「キハ40001」（号車）となる貨車は形式に「記号」が付される旨規定され、例えば形式「ワム1」（形）などとなっており、客車についても、1941年に鋼製客車のみ「記号」と「番号の上位二桁の数字」を使用するよう変更され、例えば形式「32000」（形）が「スハ32」（形）となっている『最新客貨車関係法規便覧』 pp.29-35。
車体
設計は同じ1933年度発注のキハ41000形41036以降を基本として車体長を15500 mmから11500 mmに短縮し、定員は109名から75名に減少している。また、屋根には雨樋が無く扉部のみ水切りが配されており、前照灯はを前面の幕板部中央に1灯装着していた。
これに伴い側面窓配置はキハ41000形の1D(1)14(1)D1（D：客用扉、(1)：戸袋窓）から1D(1)8(1)D1に変更されている。座席配置はセミクロスシートで、キハ41000形では先頭部の運転台と反対側の部分と乗降扉横の窓3箇所分をロングシート、その間を対面式のクロスシート5ボックスとしていたものから、運転台側と反対側の部分と乗降扉横の戸袋窓部のみをロングシートとし、その間をクロスシート4ボックスの配置としたものとなった『キハ41000とその一族（上）』 p.8, 13。
竣工時の塗装は当時の客車や電車と同じく色名称制定後のぶどう色1号で、。その後1935年の塗装規定変更で気動車の標準色として新たに制定された藍青色と帯黄灰色（色名称制定後の青3号と黄かっ色2号）の塗り分けに変更された『キハ41000とその一族（上）』 p.15『最新客貨車関係法規便覧』 pp.35-36。
主要機器
機関・変速機・逆転機 駆動系もキハ41000形を基本とし、機関台枠とエンジン（GMF13）、変速機（D211）は1933年度以降発注のキハ41000形と同一設計で互換性があった『日本の内燃車両』 p.16が、。逆転機は大歯車の歯数（43枚→50枚）変更により最終減速比を3.489から4.057に変更したD206とされて定格速度が低くなり、牽引力は向上している。これにより、15 t積貨車1両を牽引して10 ‰勾配で変速機4段で40 km/h以上、25 ‰勾配で2段で20 km/hで走行可能で、15 ‰でも起動が可能な性能を有する一方で、25 ‰では雨天その他条件によっては動輪上重量の関係から空転が発生する恐れがあるため、動輪に砂撒き装置が装備されている『鉄道省制式制式内燃動車素人試（私）論（上）』 p.41。
本形式の運用が想定された簡易線では、気動車の最高運転速度が簡易線運転規程で65 km/hと規定され、また、他の線区でも通常の貨車を連結した列車の最高速度は運転取扱心得で65 km/hと規定されていたが、本形式自体の最高運転速度は運転取扱心得で75 km/hと規定されており、さらに、本形式の説明書では、90 km/h以上を出せるため速度超過に注意が必要な旨記載されている。また、1935年にキハ41000形の終減速比を3.489から本形式と同じ4.057に変更した車両を使用して駅間距離の短い路線における所用運転時分および燃費の比較試験が実施され、最高速度運転をした場合、駅間距離4.5 km以下では4.057とした方が高速運転が可能であるが、一方で、同一運転速度における比較では駅館距離に関わらず3.489の車両の方が燃料消費量が少ないという結果となった （注：リンク先の論文は掲載ミスで後半部が途切れて次の論文に入ってしまっている。後半部：（同雑誌884ページ） ）。本形式とキハ41000形、キハ42000形の性能比較は下表の通りである。
変速機各段ごとの動輪周上引張力最大値（エンジン通常最高出力時）比較表引張力と速度の数値は各形式の性能曲線の読取値、エンジン"特別最高出力"時にはこれより高い数値となる『鉄道技術発達史』 第4篇 第2 pp.1046-1053形式1段2段3段4段減速比引張力(速度)減速比引張力(速度)減速比引張力(速度)減速比引張力(速度)キハ40000形22.1121.7 kN (6 km/h)12.3812.3 kN (11 km/h)7.247.3 kN (約20 km/h)4.064.5 kN (約35 km/h)キハ41000形19.0018.7 kN (8 km/h)10.6510.6 kN (13 km/h)6.236.3 kN (約22 km/h)3.493.9 kN (約50 km/h)キハ42000形16.2021.4 kN (8 km/h)9.0812.0 kN (16 km/h)5.307.0 kN (約27 km/h)2.974.4 kN (約55 km/h)(参考)キハニ5000形21.189.7 kN (5 km/h)12.845.9 kN (9 km/h)7.513.4 kN (15 km/h)4.551.6 kN (約15 km/h)
エンジン最大出力時均衡速度と変速段（エンジン通常最高出力時）比較表速度の数値は各形式の性能曲線の読取値、エンジン"特別最高出力"時にはこれより高い数値となる形式編成勾配0 ‰5 ‰10 ‰15 ‰20 ‰25 ‰キハ40000形単行73 km/h (4段)64 km/h(3段)51 km/h (4段)45 km/h(3段)40 km/h (3段)31 km/h (3段)貨車1両牽引67 km/h (4段)45 km/h(3段)33 km/h (3段)26 km/h均衡速度ではなく、機関最大回転数に依る速度(2段)23 km/h(2段)15 km/h(1段)キハ41000形単行75 km/h (4段)55 km/h (4段)48 km/h (3段)33 km/h (3段)30 km/h(2段)28 km/h (2段)キハ42000形単行89 km/h (4段)66 km/h (4段)58 km/h (3段)42 km/h (3段)36 km/h(2段)20 km/h(1段)(参考)キハニ5000形単行50 km/h (4段)41 km/h (4段)32 km/h (3段)22 km/h (3段)19 km/h(2段)17 km/h (1段)(参考)8620形客車換算21両牽引80 km/h以上56 km/h39 km/h27 km/h18 km/h13 km/h客車換算40両牽引63 km/h39 km/h22 km/h13 km/h - -
本形式とキハ410000形のエンジン冷却水のラジエーターは多層の薄板金属板の中に長円形断面の水管を多数通した水管式の放熱要素を走行風で冷却する自然冷却式であった『略図のガソリン動車』 p.49-53国鉄ガソリン動車では、ラジエーターに送風機を設置して冷却したのはキハニ36450形とキハ42000形で、キハニ5000形とキハ41000形、本形式本形式は走行風による自然放熱であった。キハ41000形は600×100放熱器素を並列に10基並べて板状にした10-600×100 放熱器「DC6301 10-600×100 放熱器」 鉄道省工作局車輌課 1932年2組を床下に設置していた「DB6103 冷却水装置」 鉄道省工作局車輌課 1932年「DB6108 冷却水装置」 鉄道省工作局車輌課 1934年が、本形式では放熱器素20基から24基に増強することとして『キハ41000とその一族（上）』 p.12600×100 放熱器を6基1組とした6-600×100 放熱器「DC6764 6-600×100 放熱器」 鉄道省工作局車輌課 1933年4組を床下の前後の台車横に2組ずつ設置している「DB6107 冷却水装置」 鉄道省工作局車輌課 1934年。
しかし、自然通風式であることから、勾配での速度低下に伴い冷却能力も低下してオーバーヒートが発生した『キハ41000とその一族（上）』 p.13ため、本形式の勾配線区での性能は良好とはいえなかった。開発担当者の北畠顕正は、中央西線での試運転の際に多治見駅先の勾配区間で冷却水が沸騰して吹き出したため途中駅で停車したが、その名称が煮炊きに用いる竈を想起させる釜戸であったため、一同で苦笑いしたと回想している。また、工作局技師の佐竹達二はと記述している。
この対策としてキハニ5000形のようにラジエーターを正面屋根上に移設し、冷却能力の向上を図った車両がある『鉄道省制式制式内燃動車素人試（私）論（上）』 p.38新造直後の1934年7月に大阪駅で撮影された西成線用キハ40018号車と同じく1934年7月から9月にかけての山陽本線運用時に須磨付近で撮影されたキハ40019号車（鉄道史資料保存会会報 鉄道史料第98号P69掲載の「阪神間省線電車開通記念絵葉書」による）では妻面上部にラジエーターが装備されている。。が。この改造は、600×100放熱器素を16基（中央に4基、左右に若干の後退角をつけて各6基）を並べた大型の16-600×100 放熱器「DC6320 16-600×100 放熱器」 鉄道省工作局車輌課 1934年を屋根上前後端部に1組ずつ搭載し、屋根上中央に釣合水槽を設置して前後の放熱器とを結び、放熱器の左右側面には導風版を設置したもの「DA6001 冷却水装置」 鉄道省工作局車輌課 1934年で、前出の工作局技師の佐竹達二はと1934年12月に記述しており、導入後早期に改造されたことが示唆されているが、鉄道車両研究家の湯口徹はとしている。
台車
、キハ41000形のTR26（軸距1800 mm）を基本に軸距を1600 mmに短縮したTR27（付随台車）およびTR28（動力台車）が新たに設計された。車軸の軸受にはTR26と同じく軸径85 mm、外輪径206 mm、幅154 mmスリーブ付でグリース潤滑の円すいころ軸受を使用しており、単列のものを2個1組としていたが、スリーブが緩みやすかったとされているTR26のものは戦後にスリーブを一体とした複列円すいころ軸受に改造されている。TR27とTR28の、TR26からの変更点は以下の通り。 、 揺枕や揺枕釣、枕ばねの位置を約100 mm高い位置に変更し、関連する部品も変更「VA3003 従台車 TR27」 鉄道省工作局車輌課 1933年。 心皿部を変更し、これに伴い床面高さや屋根高が15 mm高くなる。 軸ばねと枕ばねはTR26よりばね定数が小さいものとし、軸ばねは25.5 mm/t（TR26は16.0 mm/t）、枕ばねは6.7 mm/t（同5.0 mm/t）であった。 TR28（動台車）の従軸（車端側）の軸箱守に、ボルトとナットにより軸箱の位置を前後（レール方向）に調整する機構を組込んでおり、TR26と同構造の動軸のものとは軸箱周辺の構造が異なる。 TR28の動軸に砂撒き装置を設置。
鉄道趣味者の間では、動台車をTR27、付随台車をTR28とする説『鉄道省制式制式内燃動車素人試（私）論（上）』 p.39が古くから存在する。しかし、本形式の動台車は図面番号VA3004のTR28、付随台車は図面番号VA3003のTR27でありTR26はVA3063、TR29はVA3005、また、TR28の組立図のVA3004には、動軸と従軸に設置された3列のスプロケットとその間に渡されたローラーチェーンが想像線(一点鎖線)で描画され、チェーンによる2軸駆動を想定していたことが表現されている「VA3004 動台車 TR28」 鉄道省工作局車輌課 1933年。このほか、従軸の組立図ではスプロケットを取付ける座となる「鎖車ボス」が車軸に圧入されており「VB4111 車輪及車軸」 鉄道省工作局車輌課 1933年、この鎖車ボス「DD2626 鎖車ボス」 鉄道省工作局車輌課 1933年と、これにボルトで取付ける、三日月状に半割とした3連のスプロケットである「鎖車甲」「DD2627 鎖車甲」 鉄道省工作局車輌課 1934年「鎖車乙」「DD2628 鎖車乙」 鉄道省工作局車輌課 1934年、ピッチ38.1 mm(1 1/2 in)・ローラー径22.23 mm（7/8 in）の3連ローラーチェーンである「3 × 1 1/2 in × 112鎖」「DD2630 3 × 1 1/2 in × 112鎖」 鉄道省工作局車輌課 1934年の部品図がそれぞれ用意されている。また、1934年時点のキハ40018号車のTR28の従軸に鎖車ボスのみが設置されていることが写真で確認できる『鉄道省制式制式内燃動車素人試（私）論（上）』 p.37ほか、。
ブレーキ装置 空気ブレーキ装置はキハニ5000形やキハ41000形キハ41000 - 35号車と同じく、G1ブレーキ弁を使用する自動空気ブレーキであるGP空気ブレーキを装備するキハ41036 - 93号車はG1Aブレーキ弁を使用するGPブレーキ装置、キハ41094 - 112号車はG2ブレーキ弁を使用する直通/自動切換式のGPSブレーキ装置、キハ41113号車以降とキハ42000形はG2Aブレーキ弁を使用するGPSブレーキ装置を装備。GPブレーキ装置は、客車用のPFブレーキ装置（P三動弁とFブレーキシリンダを組合わせたもの）をベースとして、エンジンに空気圧縮機を、両運転台にB6給気弁と車掌弁、直接排気形のG1もしくはブレーキ管吐出容量を大きくしたG1Aブレーキ弁を設置したものである。キハ40000形では、ブレーキ弁がG1ブレーキ弁であるほか、ブレーキシリンダがキハニ5000形やキハ41000形、キハ42000形の305 × 300Fから254 × 300Fに変更され、これに伴いブレーキ制御弁もP2三動弁からP2A三動弁に変更されており、空気圧縮機はキハニ5000形やキハ41000形41000 - 41093号車と同じ、容量420 l/minのC400を搭載しているキハ41094号車以降とキハ42000形はC600空気圧縮機を搭載備。
P三動弁はアメリカのウェスティングハウス・エア・ブレーキのもので、元々はブレーキシリンダ径254 mm以下用のP1と305 mm以上用のP2の2種に分かれていたが、2種を使い分けることが煩雑であったため、P2の一部部品のみを変更して254 mm径のブレーキシリンダに使用できるようにしたものがP2A三動弁である。G1ブレーキ弁は入換用ブレーキ弁を一部変更し、ブレーキハンドルを重なり位置で抜取れるようにしたもので、運転、重なり、緩制動、急制動の4つの位置がある『略図のガソリン動車』 p.162。
空気ブレーキ装置のほか、後位側の運転台にブレーキハンドルを有する手ブレーキ装置を装備している『キハ41000とその一族（上）』 p.11ほか、基礎ブレーキ装置は片押し式の踏面ブレーキを各軸に設置している。
運用 戦前 1934年3月の製造後、一部は竣工直後の1934年7月20日から同年9月20日にかけて、当時部分電化工事中の山陽本線で区間列車として運用されたほか、西成線では1934年3月からキハ40000形が運行され、後にキハ41000形、キハ42000形に置き換えられた。が、少数ずつ分散して配置されたこともあって各地での使用状況に関する記録は少なく、「クラッチは空気式ではなく直接作動で、気笛も電気式で、圧力空気が無くても運転できた」「ガソリン動車のエンジンは戦時体制となるにつれて、いつでも軍隊用として転用できるように、軍から形式を指定されていた」といった記述もあるが、詳細は不明である。その後、大垣 - 西濃鉄道赤坂本町間では1945年まで運行されたが、他の車両の多くは燃料統制の強化に伴い放置されていた。1935年8月時点の運用線区は以下の通りであり、各路線とも気動車は本形式のみでの運用であった『鉄道省制式制式内燃動車素人試（私）論（上）』 p.40-41。
キハ40000形運用一覧（1935年8月）鉄道局配置路線区間距離配置両数運用両数運転両数運転距離運転開始日仙台鉄道局福島機関庫東北本線川俣線*福島 - 松川松川 - 岩代川俣13.3 km12.2 km2両2両1両295.0 km1934年12月1日会津若松機関庫磐越西線会津線*会津若松 - 喜多方会津若松 - 会津柳津16.6 km33.3 km2両2両2両521.2 km1934年11月1日長町機関庫仙山東線仙台 - 作並28.7 km3両3両2両534.2 km1934年10月15日東京鉄道局烏山分庫東北本線烏山線*宇都宮 - 宝積寺 - 氏家宝積寺 - 烏山17.6 km20.4 km4両4両3両677.0 km1934年8月15日千葉機関庫久留里線*木更津 - 久留里22.6 km2両2両1両271.2 km1934年9月15日勝浦機関庫木原線*大原 - 上総中野26.9 km2両2両1両322.8 km1934年9月15日大阪鉄道局相可口分庫名松線*松阪 - 家城25.8 km2両2両1両377.0 km1934年12月1日鳥取機関庫因美線若桜線*鳥取 - 郡家郡家 - 若桜10.3 km19.2 km2両2両1両377.0 km1934年12月1日濱田機関庫山陰本線三江線*濱田 - 石見江津石見江津 - 石見川本19.0 km32.6 km2両2両1両298.8 km1934年12月1日1934年11月8日門司鉄道局鹿児島機関庫鹿児島本線指宿線*鹿児島 - 西鹿児島西鹿児島 - 指宿3.2 km45.7 km2両2両1両361.4 km1934年7月1日川内町分庫宮之城線*川内町 - 薩摩永野47.5 km3両3両2両570.0 km1934年7月8日吉松機関庫肥薩線山野東線*吉松 - 粟野粟野 - 山野7.3 km23.4 km2両2両1両342.6 km1934年7月1日宮崎機関庫日豊本線妻線*宮崎 - 広瀬広瀬 - 杉安13.2 km19.3 km2両2両1両335.2 km1934年7月1日
貨車の牽引がどの程度行なわれたのか明らかではないが、当時鉄道省運転課長であった高原匠はとしているほか、後に、運転局車務課の寺本貞夫がとしており、本形式導入当時は貨物量が増えて貨車1両では足りなくなっていたこともあってこのような特殊な運用方式は実際には成功しなかったとされている。このように、本形式は国鉄内でもと評価され、追加増備は見送られて製造両数は初年度の30両にとどまった『鉄道技術発達史』 第4篇 第2 pp.1009-1015。
一方で磐越西線において本形式が雑形ボギー客車ホハ2300形1907年 - 1909年、関西鉄道四日市工場製、全長16813 mm、自重20.25 - 21.30 t、定員92名1両を牽引して運転された事例がある。また、木原線の運用を担当していた大原駐泊所には本形式2両、C12形2両とともに、1939年頃から1943年頃まで付随車のキサハ40050号車が配置されており、1940年11月7日には、キハ40000形で実績のあった付随車牽引を、多客緩和のためのキハ41000形でも実施するための試験が同線で実施され、運転速度の変更をすればキハ41000形でも付随車牽引は支障がないことが確認されている。
中国大陸への供出 全体の半数にあたるキハ40007・40016 - 40029は戦時中に特別廃車となり、台車を標準軌に改造の上で中国大陸の華中鉄道で使用された。まず、支那事変で日本陸軍が接収した路線を運営していた中支那派遣軍鉄道局の要請で1938年3月31日付で本形式5両が特別廃車となって現地に送られて上海付近で運用されており、「写真週報」1938年4月6日号には現地で運行されるキハ40024号車の写真が掲載されている。その後、1938年5月31日付でキハ42000形10両が同様に中支那派遣軍鉄道局に移管され『鉄道省制式制式内燃動車素人試（私）論（下）』 p.56、1939年の華中鉄道が発足後の1941年3月31日付と7月28日付で本形式各5両が同様に中国大陸に渡っている。
戦後は長江を渡る鉄道連絡船に積込まれている様子が記録されている岡田健太郎『撫順電鉄 撫順鉱業集団運輸部 -満鉄ジテとその一族-』2017年。また、少なくとも4両が中国東北部遼寧省の撫順鉱業集団運輸部（撫順電鉄）により1980年代末頃まで電車の付随車として運行されていたほか、2008年時点で、中国遼寧省・南票鉱務局専用線の機務段(機関区)に、本形式の廃車体が現存していたことが確認されている。
日本残存車の戦後 1948年以降、鉄道省に残っていた本形式の多くは私鉄へ譲渡され、残った2両（キハ40004・40005号車）が1950年に付随車のキサハ40800形（キサハ40800・40801）に改造された。1935年から1944年にかけての配置一覧と各車の車歴一覧は下表の通り。
キハ40000形配置一覧各局が発行する機関車配置表を基本として集計したものであり、配置区の推移や年代ごとの整合は取れていない鉄道局配置1935年8月1937年3月31日1938年4月30日『全国蒸気機関車配置表』 pp.33 - 491939年3月31日1941年3月31日1943年3月31日1944年1月31日『全国蒸気機関車配置表』 pp.61 - 791947年3月1日1949年3月1日1949年6 - 7月『全国蒸気機関車配置表』 pp.89 - 110仙台鉄道局仙台機関区2両(2両)第1種使用休止車福島機関区2両2両2両2両2両(2両)会津若松機関区2両3両3両3両長町機関区3両3両大館機関区1両東京鉄道局田端機関区2両番号不明、また、1944年1月末の東京鉄道局機関車配置表のキハ40000形の両数は合計が合わない烏山支区4両4両4両4両5両5両宇都宮機関区(1両)白河機関区2両2両(2両)第1種休車水戸機関区1両千葉機関区2両大原分庫2両2両2両2両2両名古屋鉄道局大垣支区→機関区2両大阪鉄道局加古川機関区2両相可口支区2両2両2両2両鳥取機関区2両2両2両2両2両大阪→広島鉄道局濱田機関区2両2両2両広島鉄道局正明市機関区(1両)門司鉄道局直方機関区2両2両2両(1両)(1両)鹿児島機関区2両川内町支区3両5両吉松機関区2両3両6両5両8両(4両)(3両)4両(3両)(3両)宮崎機関区2両2両2両2両2両その他5両計30両30両30両25両25両12両15両6両6両8両