国鉄キハ54形気動車は、日本国有鉄道（国鉄）が1986年から製作した一般形気動車です。四国向けの温暖地型（キハ54 1 - ）と北海道向けの酷寒地型（キハ54 501 - ）の2種が製作されたが、各部の仕様・形態には相応の差異があります。
1987年の国鉄分割民営化に先立ち、経営困難が予想された「三島会社」（北海道・四国・九州）の経営基盤整備を目的として、民営化直前の1986年に製作された車両群の一形式です。
「三島会社」は路線延長に占める閑散区間・非電化区間の割合が高く、当該区間で普通列車に使用する車両も経年の高い老朽車が多数を占めていた。民営化後の車両計画にあっては、これら「三島会社」の地理的経済的条件を主因とする脆弱な経営基盤に配慮して、国鉄最終年度の予算で当該地区向けの新形車両を製作し、将来の車両置換え負担を軽減する方法が採られました。
この計画に基づき、全長 21m 級の両運転台式一般形気動車として製作された車両群がキハ54形です。北海道向けの酷寒地仕様、四国向けの温暖地仕様の2種が計画され、国鉄最終年度の1986年に新潟鐵工所と富士重工業の2社で合計41両が製作されました。
耐候性に優れるステンレス製軽量車体の採用、勾配や積雪に耐える性能を得るためのエンジン2基搭載など、地域の実情に応じた装備が施されている。一方、台車や変速機・運転台機器等には在来車の廃車発生部品を再利用し、一部の機器にはバス用の汎用部品を用いるなどの策で、製作コストの適正化に留意しています。
21m級の構体で、外部構造にステンレスを用いる。塗装工程省略などのメンテナンスフリーや軽量化目的のほか、ステンレス車体が1985年以降国鉄電車に本格採用されて一般化し、製造コストが下がってきたこと、また北海道では酷寒な気候や海岸部での塩害に対する耐久性が要求されたことなどが挙げられる。構造簡素化のため幅広車体とはされず、車体裾は絞りのない直線形状である。側面窓上下には外板歪みを防ぐビード加工がなされる。客用扉は車体両端に片側2扉を配置する。 運転台を車体の前後に設ける両運転台式で、ワンマン運転時の乗降監視を容易にするため低運転台としている。
正面形状は平妻貫通式で、運転台窓回りを黒色とした大窓風の意匠を採用する。運転台窓上には種別・行先表示器を設ける。前面と側面の接合部は白色のFRP部材を額縁状に配する。
新潟鐵工所（現・新潟原動機）製の直列6気筒ディーゼル機関DMF13HS (250PS/1,900rpm) を2基搭載し、車両の定格出力を500PSとしている。ターボチャージャー付の直噴式で始動性と熱効率に優れ、メンテナンス性も改善されている。
液体変速機は再用品で、TC-2A形（神鋼造機製）DF115A形（新潟コンバータ製）のいずれかを装備する。これはキハ20系気動車などの従来車で採用された1段直結式(変速段と直結段の2速)の変速機で、逆転機の機能は内蔵しない。機関出力の向上に応じ、クラッチ周辺を強化する改造が施された。
台車は再用品のDT22系を装備する。軸箱支持はウイングバネ式、枕バネはコイルバネを用いた国鉄一般形気動車の標準仕様品である。
駆動機関以外の伝動機構が在来車両の再用品であるため、最高速度は在来形気動車と同等の 95km/h とされた。在来型車同様のDA1A自動空気ブレーキを使用する。このほか、連結器や運転台機器類も廃車発生品をオーバーホールして充当しています。
四国仕様車：温暖地で使用する区分で、1987年に12両 (1 - 12) が製作されました。四国島内は予讃本線の西部区間や土讃本線の四国山地越えなど、主要線区の急勾配区間が存在します。地域間輸送向けに大出力の両運転台車が必要であったが、当該地域に配置された強力型気動車は1960年代に製作された急行形車両が主であり、両運転台車は低出力の1機関搭載車が多数を占めていました。
仕様：四国島内の地域輸送に専用するため、短距離輸送に特化した収容力・運用コストを重視した仕様で製作されました。外部塗色は、当初はステンレス地に黄かん色のストライプを斜めに配した。JR移行後にコーポレートカラーの青色を基調とした塗色に変更されました。客室窓は二段式の大型ユニット窓です。客用扉は 900mm 幅の折戸とし、戸袋を省略しています。下方まで拡大された大型窓が特徴で、バス用のドアエンジンを利用したほか、速度感知式のドアロック機構を装備し、出発・到着時に自動で施錠・解錠をおこなう仕様です。正面下部のスカートは省略されました。客室の座席配置はロングシートとされ、キハ38形と同一のバケットシートに加え、肘掛の役割を兼ねた仕切板を座席間に3〜5人毎に配置して着席区分を明確化しています。トイレは設置されず、室内のデッキ仕切りもありません。冷房装置はバス用の機器を流用し、走行用エンジンの余裕出力を用いてコンプレッサーを走行用エンジンで駆動する機関直結式としています。貫通ドアには「アンパンマン」の主要キャラクターのステッカーが貼られています。