2002年の阿佐線開業時に登場した気動車である。2003年に9640-11が増備された。形式番号の「9640」は、「くろしお」に引っかけたもの。車体は両運転台式の21m級で、前頭部が普通鋼製である他は軽量ステンレス製となっている。エンジンは450ps/2100rpmのコマツ製SA6D140H-1形直噴式ディーゼル機関を1基搭載しており、最高速度は110km/hとなっている。JR四国1000形気動車との併結も可能である。
1S、2Sの2両は特別仕様車として前頭部が流線型になり、海側には眺望に配慮してオープンデッキ式の通路が設けられている。また、前頭部にはクジラを模したペインティングがされ、1Sは青系で側面にはやなせたかしのデザインしたキャラクターが、2Sは緑系で海側には魚の、山側には農産物のイラストが描かれている。2Sは日本宝くじ協会寄贈の宝くじ号である。定員は107人（座席30人、立席77人）。
3 - 11は一般仕様で、座席は転換クロスシートとロングシートを組み合わせたセミクロスシート（11はオールロングシート）である。定員は132人（座席52人、立席80人）。転換シートは背もたれが非常に高いのが特徴で、座ると落ち着いた雰囲気を味わえるものの、前の席の高い背もたれもあって車内の見通しはほとんど効かない。
11は2Sと同じく宝くじ号で、「手のひらを太陽に」号（略称：太陽号）という名称が付けられている。
本車両の一般仕様車両のみJR土讃線の普通列車として高知 - 土佐山田間の運行にも使用されている。
9640形は海岸沿いを走る路線性格に合わせオールステンレスカー（ただし運転台部は普通鋼製）の両運転台軽量気動車だが、車体長は20メートルを超えるフル規格車である。機構的にはJR西日本キハ126形とほぼ同一としているが、JR四国1000形との併結機能を付加したり、クロスシート部分をバケットタイプの転換クロスシートにするなど、独自性を出している。最高速度は110Km/hで、450PSのコマツ製エンジンに変速1段直結4段の変速機を組み合わせている。台車は軽量のボルスタレスタイプとなっている。ブレーキは電気指令式で、電車における回生ブレーキの発想を応用したコンバータブレーキ優先遅れ込め式である。全車に車いす対応のトイレを備える。シートは一般車 (3 - 10) の場合、車両の中央で転換クロスシートとロングシートが分かれるというあまり例のない配置となっている。1S・2Sがオープンデッキ車両で、前面デザインが異なるほか海側をオープンデッキとしている。室内は転換クロスシートと補助椅子を備える。2004年度に新製された車両 (11) は、駅キャラクターの作者である漫画家やなせたかしが作詞した曲にちなみ、「手のひらを太陽に」号（通称「太陽」号）と名付けられた。オールロングシートで、イベント時には畳を敷いて、お座敷列車として運用できるようになっている。
その他の一般車グループも独特な塗装をまとった車両が複数存在する。その中で最も目立つのは沿線の安芸市営球場で阪神タイガースがキャンプを毎年行っていることから、黄色を基本として黒い縦線が不規則に走る虎柄の塗装をまとい「阪神タイガース号」のヘッドマークを出している9640-10である。当初2003年のみの運行予定だったが、その年に阪神は18年ぶりのセントラル・リーグ制覇。さらに2005年にもリーグ制覇したため、今なおタイガース塗装のまま運転されている。
2006年2月26日にはオープン戦観戦ツアー団体列車の車両として使われ、JR車との併結で愛媛県まで足を伸ばした。奈半利～安芸～球場前～後免～JR高知駅間を快速+普通列車として運行しています。
