日本の気動車史（にほんのきどうしゃし）では、日本における気動車発達過程の概略を記述する。
戦前期 蒸気動車
その歴史の初期には、蒸気機関を装備した「蒸気動車」が存在し、日本でも1900年代から第二次世界大戦中まで若干が用いられていた。床上の一端に小型ボイラーを装備、この側の台車にシリンダーを取り付けて駆動するものである。
導入時期が明確になっている日本で最初の例はフランス製の「セルポレー式自動客車」である。早くも1899年（明治32年）に日本に持ちこまれ、同年7月以降に東京馬車鉄道での構内試運転が行われた記録がある。これを導入しようと目論んだ事例も幾つかあったが、ほとんどが頓挫した。
セルポレー式蒸気動車を実用導入した最初にして唯一の例は、1905年（明治38年）の瀬戸自動鉄道（後の瀬戸電気鉄道、現名古屋鉄道瀬戸線）であった。この小形車は4輪車で、セルポレーの特許による高性能な水管に蓄積された熱により供給水を瞬間的に蒸気にするタイプの水管ボイラ―。を搭載していたが、当時の日本の技術では構造が複雑で使いこなせず、整備困難で、故障も多発した。本来市内の軌道線向けの車両であり、郊外路線で勾配の多い瀬戸線の路線条件にも合わなかった。発車前に給炭しておけば終点まで燃料補給不要とされたが、実際に運用すると途中で燃料切れにより立ち往生することもあった。このように実用上問題が多かった蒸気動車はほどなく放擲され、同線は1907年（明治40年）には電化された。瀬戸電気鉄道での蒸気動車運用記録は1911年（明治44年）が最後である。
続いて1907年（明治40年）には、ハンガリーのガンツ社の設計による大形のガンツ式蒸気動車を関西鉄道が2両発注したものの、到着前に同社が国有化されたため、官営鉄道が受領したほか、1909年（明治42年）までに近江鉄道（2両）近江鉄道に納入された車両の写真掲載、河南鉄道（現・近畿日本鉄道道明寺線・長野線など、1両）、博多湾鉄道（現・九州旅客鉄道香椎線、2両）に導入された。これらは機関と駆動装置部分のみを輸入し、車体は日本国内で製造された関西鉄道車は自社四日市工場、その他3社は大阪鐵工所で製造。。
ガンツ式は18気圧という高圧の水管式ボイラーを縦形に配置し、ロッドや弁装置を持たず、単式・複式切り替え構造を併設した歯車式の駆動装置によって駆動するなど、複雑精緻な構造を備えていた。このため本来は高性能であったが、当時の日本の技術水準では整備に難渋して使いこなせず、普及することなく終わった明治末の日本の蒸気機関車は12気圧程度がせいぜいで、18気圧は日本の蒸気動力鉄道車両としては史上最高クラスであり、蒸気機関車での実用例である1930年代以降の16気圧をも上回る。日本の鉄道においては、宮原二郎によって開発され帝国海軍の艦船用標準ボイラー（艦本式水管式ボイラー）の基本となった宮原式水管式ボイラーを鉄道車両に搭載する試みが一部で見られたが、これは結局大成せず、少なくとも動力用としては水管式ボイラーを使いこなすことはできなかった。。
一方、比較的普及したのは工藤式蒸気動車であった。汽車製造の設計掛長（係長）であった工藤兵次郎が1909年（明治42年）に開発し、翌年特許取得したもので、小形のB形蒸気機関車のボイラーと台枠の間にボルスタ（枕梁：まくらばり）を設け、ここに車体側台枠と連結される側梁を載せる構造をとった。曲線通過時に車体に対して機関車部分がボギー台車のように首を振る構造であった特許出願中の時期に出版されたもの。機関車部は整備時にはボルスタピンを抜き、車体と切り離し前面の開き戸から引き抜くことが可能で、蒸気動車の末期にはこの機関車部だけを抜き出して独立した蒸気機関車に改造する例も見られた。工藤式蒸気動車は、ガンツ式ほど性能は高くなく、ボイラー圧力も当時の一般的な蒸気機関車並の11気圧程度であったが、信頼性と扱いやすさの面で当時の日本には適していた。
工藤式蒸気動車の最初の導入例は奈良県の初瀬軌道"新機軸を盛り込んだ特許工藤式蒸気動車４両を納入、桜井-初瀬間の急勾配も楽々と上がり、工藤式の評価を確立させるに至った" "動力及客車は最新式工藤式気動ボギー車を使用"とあるで、この蒸気動車は同線の廃線後、北海道の余市臨港軌道からさらに小湊鉄道に譲渡、客車化されながら1952年まで残存していた。
工藤式は、鉄道院には1912年（明治45年/大正元年）から1914年（大正3年）にかけて18両が導入され、その他にも外地の鉄道を含めて1920年（大正9年）頃までに少なからぬ導入例がある。既にガンツ式導入経験のあった河南鉄道河南鉄道について"機関車2輌 自働客車 ガンツ式1輌 工藤式2輌"とあるのほか、三河鉄道、湖南鉄道、播州鉄道などが少数導入し、また台湾総督府鉄道も5両を導入している。製造の多くは汽車製造によるが、工藤兵次郎の汽車製造からの退社により、汽車製造以外に川崎造船所（現・川崎重工業）や枝光鐵工所など、大手・中小での製造例も少数生じた。なお、汽車製造で鉄道院に導入されたうちの1両（ホジ6014）が犬山遊園から博物館明治村を経て、2011年（平成23年）よりリニア・鉄道館で保存展示されている。
また、工藤式は鉄道院や比較的大規模な鉄道会社用とは別に、1915年（大正4年）に市川克三商店"大正4年1月に市川工業部設立し工藤式軽便気動車及び軽便機関車の製作を開始","大正4年12月大阪製鐵株式会社に"とあるが発売した、主に軽便鉄道用の小形の蒸気動車が存在した市川商店にて唐津軽便軌道向けの工藤式軽便気動車が完成し試運転を行った。招待客に天理軌道、安倍軌道、有田鉄道、尾西鉄道など。16人もしくは18人乗りで2輌/3輌連結可。この工藤式軽便蒸気動車は、ボイラの火室と水室部を縦置きすることで熱効率を高めて小形化し、空いた部分に客室を設けるというレイアウトで、乗客の荷重がかかる部分まで含めて0-A-1形もしくは0-B-0型蒸気機関車の足回りをそのまま使ったものである。しかし、あくまで軽便鉄道向けの小形蒸気機関車程度の動力性能であり、大型幹線用に適用することには難があったと思われる。縦置きにしたと言ってもボイラ構造そのものは無難な煙管式で、煙室の構造も従来通りであった。一方、特定の規格を持たず軽便鉄道の性格に合わせてコンポーネントを組み合わせて作られ、中には同軸Aに対してボギーの従台車を持たせ定員を拡大した形式もあったようである。この工藤式軽便蒸気動車は九州電灯鉄道が経営する唐津軌道に納品された。原型の工藤式とは著しく構造が異なるが、当時の広告においてこの唐津軌道の車両に関係する技師として工藤兵次郎としてあげられているため"機械及鉄道 技師 工藤兵次郎"と"工藤式軽便蒸気動車は既に唐津軌道にて試用中"という記載あり、何らかの形で汽車製造退職後の工藤兵次郎が設計に関与しているものと思われるが詳細は不明である。
これらは蒸気機関車同様に石炭を燃料とし、機関助手の乗務を要したセルポレー式は小型ボイラーで必要な火力を確保するため、燃料として高カロリーであるが高価なコークスの使用が必須であり、これも早期淘汰の原因の一つとなった。。ガンツ式や工藤式については両運転台式で、機関室と逆側の方向へ走行する場合、先頭側運転台の機関士は、ワイヤーで加減弁を操り、伝声管を介して後部機関室の助士に指示を与えて走行していた。
このように取り扱いに手間がかかることから、より運用が簡便で高効率な内燃機関を動力とする内燃動車が出現したことに伴って、大正時代末期以後に蒸気動車は廃れ、大半は機関部を撤去して客車化されていった。
しかし、官営鉄道・私鉄の保有した工藤式蒸気動車の一部は、1930年代後期以降の戦時体制による燃料統制期に至っても自走可能な状態で温存されていた。その結果、内燃動車が1930年代末期以降に石油燃料・補修部品の入手困難から事実上使用不能に追い込まれると、残存した蒸気動車はこれに代わって各社でフル稼働し、終戦直後の窮乏期にかけて、老朽車としては異例の走行キロ数を記録した。原始的な機構と、燃料が蒸気機関車同様の石炭であることとが幸いし、物資不足の戦時下でも維持・運行することができたのである。鉄道省から一部地方私鉄に貸し出された車両については、老朽車であったにもかかわらず、貸出先各社から払い下げを再三に渡って懇願されるほどの高評価を得たという一例として、在籍気動車の代燃車への改造中の不足を補うべくキハ6400形を借り入れた国東鉄道が、その後再三に渡って鉄道省に対し蒸気動車の払い下げ申請を提出したことなどが挙げられる。。ただし、この動きはあくまで旧形車の活用にとどまり、この時期に敢えて蒸気動車が新造されるまでには至らなかった。
なお、「気動車」の語源はこの「蒸気動車」の省略形である。そこから転じて、熱機関動力の自走客車全般の呼称となった。ただし前述の関西鉄道の場合は汽動車と略していたとされる。
ガソリンカーの出現 thumb|200px|夷隅軌道の超小型単端式気動車（1922 - 1925年頃製造）。好間軌道と同メーカーかそのコピー車。外見・スペックも類似するが日本の気動車として初の空気ブレーキを追加。全長3 m強、定員は僅か9人である thumb|200px|鹿島軌道ジ3。丸山車輌1927年製の単端式気動車。フォードT型20 HP機関搭載、全長約4 m、定員22人 1910年頃から、欧米では軽量・高出力なガソリンエンジン動力の「ガソリンカー」（ガソリン動車）が広く用いられ、日本にも1920年代以降普及した。
その最初は矢沼商店 官報1919年05月09日掲載の広告では書かれていなかった"実地運転","陸軍蒙御用"が追加されているが1919年に製作した自動車改造車であったが、この車両は公開試運転（1919年7月28日、京浜電気鉄道の蒲田 - 穴守間を借用して10.5往復運転）を行なったにとどまった。
営業運転第1号車となったのは矢沼商店から独立した自動鉄道工業所 官報 1920/08/13～1920/10/25にかけて広告を掲載が製造し1921年に福島県の好間（よしま）軌道に納入した超小型ガソリンカーである。この車両は1920年10月に完成、1921年4月4日に営業運転を開始した4 mほどの木造車体で、定員は12人。運転台が片一方のみで運転台方向に前進走行する「単端式」で、終点では蒸気機関車と同様、転車台等で方向転換をしていた。好間軌道納入前に静岡県の根方軌道で試運転を行なっている現車納品時には、自動鉄道工業所は社名を日本鉄道自動車と変更していたが、1935年に設立された、東洋工機の前身である同名企業とは別の会社である。。
地上設備を余り要さず初期投資費用も安いガソリンカーは、輸送量の少ない閑散路線には総合コストで有利であることから、新たに開業した非電化軌道から採用が始まったが、他の動力を使用する非電化軌道にも導入例が見られるようになった。1925年には地方鉄道初の事例として栃尾鉄道が日本鉄道事業製 "大正14年、日本鉄道事業社が762mm軌間の栃尾鉄道に～18人乗りのガソリン動車を納入した。これが国産第１号であり、その後昭和４年までさらに4～5両のガソリン動車が製造されたが、初めてのものとして例によって好成績はあげえなかった。"日本鉄道事業は大正9年10月設立、資本金600万円、所在地東京府麹町区八重洲[ 『銀行会社要録 : 附・役員録. 26版』]（国立国会図書館近代デジタルライブラリー）のガソリンカーを導入している。ただし、この時期はまだガソリンカーの導入例は762 mm・610 mm軌間の軽便鉄軌道に限られていた[ 『鉄道統計資料 昭和元年度版』]によると夷隅軌道4両、磐城炭礦軌道線5両、九十九里軌道4両、日本鉄道事業2両、増東軌道2両、好間軌道3両、岩井町営軌道1両統計では計上されていないが栃尾鉄道1両、日出生鉄道2両、頸城鉄道1両、笠間稲荷軌道2両、鹿島軌道2両。1,067 mm軌間のガソリンカー採用例はガソリンカーが普及期にはいった1927年、南越鉄道ガ1が最初である。
製造メーカーとしては、好間軌道・夷隅軌道などの車両を手がけた最初の内燃動車メーカーである自動鉄道工業所→日本鉄道自動車 "元来同社は前取締役矢沼氏の経営に係る自働鉄道工業所を継承せるものにて"とある→日本鉄道事業がこの時期の気動車のほとんどを製造している。
1926年になると丸山車輌がガソリンカー製造に参入。同社製品の登場を機にガソリンカーを導入する地方鉄・軌道が急増した。
ガソリンカーの需要増加の背景は、この時代日本各地に零細事業者による車両保有台数1、2台程度のバス会社が乱立し、中小私鉄と激しい競争が展開され始めていたことがあげられる。各私鉄は対抗上、列車を増発する必要に迫られ、頻繁運転することに向いたガソリンカーの採用に踏み切った。自動車の増加を背景に日本のガソリン価格が低下し、1930年代初頭にはアメリカと大差ない水準にまで下落したことも、ガソリンカー普及を後押しした。
ガソリンカーの一般化 不況期のガソリンカー需要の増加による市場拡大を背景に、1927年の日本車輌製造を皮切りとして大手・中堅・零細車両メーカー各社が、次々とガソリンカー製造に参入するようになる。
しかし、メカニズムやデザインに定見のある時代ではなかっただけに大手製品ですら初期には試行錯誤の連続であり、加えて鉄道車両を製作したことのないメーカーの参入も見られたため、奇妙な設計による失敗作も多かった。
その一方で、新技術の導入も見られ、1927年から1928年にかけて、両側運転台車、ボギー車、半鋼製車体などが実用化されている。最初の両運転台式気動車は、1927年6月梅鉢鉄工場製の南越鉄道ガ1で、これは日本における1,067 mm軌間地方鉄道向けガソリン動車の第1号でもあった。ボギー式ガソリンカーは1928年7月松井車輌製の鞆鉄道キハ3、半鋼製車体は1927年2月日本車輌製造製の井笠鉄道ジ1・2がそれぞれ最初と見られる。
エンジンの搭載位置も当初の車輛端から振動軽減のため床下両軸/両台車間搭載が主流となり、搭載方法も両方の車軸で支える方法から、より振動の少ない釣り掛け式や吊り下げ式へと進歩している。このような技術改良はメーカー側の創意工夫によるところが多く、しかも梅鉢鉄工場や松井車輌といった中小メーカーが先鞭をつける例も少なくなかった。
thumb|right|日本車輌本店製ガソリンカーの初期の例（佐久鉄道キホハニ56）。1930年製。大型エンジン1基搭載の軽量な両運転台ボギー車で、好成績を収めた thumb|right|日本車輌式台車架装逆転機の例。逆転機本体上に転動防止リンクが見える。佐久鉄道キホハニ56 thumb|right|戦前私鉄のガソリンカーの例。西大寺鉄道キハ7。川崎車輌1937年製 日本車輌（本店）は、単端式気動車の拡販に成功して一気にシェアを拡大したが、これに対し他の後発メーカーは両運転台式でより大型の車両に開発の重点をおいていた。結果、日本車輛は両運転台式気動車の開発で他社に出遅れ、他メーカーが実用的な両運転台車を生産する中で試行錯誤をすることになる単端式気動車を背中合わせに結合したように見える「擬似双頭式」車と大出力エンジンを避け非力なフォードA型エンジンを2台搭載したボギー車がこれにあたる。どちらも数社の鉄軌道にしか採用されず、納品された車輛も短期間で不具合をなくすべく大改造されたものが多い。日本車輌は当初、部品が日本全国で迅速に入手できるメリットから、自動車用のフォードエンジンを使用することに拘泥していたが、1929年開発のフォードエンジン2基搭載ボギー車（芸備鉄道・浜松鉄道向け車）は構造が複雑になり過ぎ、芸備鉄道の車輛ではトラブルも続発したことから、ようやく単純な大型汎用エンジン1基搭載に方針転換した。。
しかし日車本店は、1920年代末にはこの状態を脱して実用的な両運転台式ガソリンカーの開発に成功した。輸入大型エンジンで出力を確保するとともに、ボギー式気動車の動力伝達レイアウトについて一つの完成形を確立したことによる。
その基本レイアウトは、機関とクラッチ・変速機のセットを車体吊り下げの機関台枠にまとめてマウントし、逆転機は変速機から別体として台車に搭載、ユニバーサルジョイント付のプロペラシャフトで結んで駆動するというものである。類似構造は他社にも見られたが、日車式の最大の特徴は逆転機の搭載方法にあった。最終減速用ギアボックスと一体構造のベベルギアによる逆転機を台車のトランサム（横梁）に2本の平行リンクで結合することで、推進軸の回転トルクによる逆転機本体の転動を抑止したのである。
日本車輌方式の逆転機搭載（保持）法は、構造的に無理が少なく、信頼性も高かったことから、以後の日本のボギー式気動車において、事実上の標準となった。鉄道省もキハ36900形以降この方式に追従し、戦後キハ90系で1台車2軸駆動を実現するために変速機に逆転機を内装するようになるまで、機械式・液体式の時代を通じて長く標準採用し、この方式は現在も日本の気動車の多くで使用され続けている。日車はこの搭載法の特許を取っており「車両駆動歯車函支持装置」として1930年3月12日出願、1931年6月16日実用新案公告。考案者として登録されている茂上孝二は、当時の日本車輛における内燃動車開発の責任者で、太平洋戦争後、日本車輛の技師長、常務取締役を務めた。以上は湯口徹「内燃動車発達史（下巻 戦前メーカー編）」p201-202（2005年 ネコ・パブリッシング）による。、競合メーカー各社は特許回避のため独自の方式を工夫したが日車特許の搭載法には及ばなかった。
さらに軽量車体や軽量な菱枠式台車（鋼板を切断して製作した細い部材を組み立てて構成されるペデスタル支持式軸ばね台車。最小限の部材で構成されており軽量となる）などの開発も進めた。特に菱枠式台車は、日本車輌製造での原型は大正時代中期に簸上鉄道向け客車に装備された「野上式弾機装置三号型台車」にまで遡るが、気動車用として成功した1930年以降、1950年代まで日本の気動車用台車の主流となった。この結果、日本車輌製造は、1930年頃から比較的大型で安定した性能の気動車を生産することが可能となり、以後戦前を通じて日本の気動車業界をリードし続けた。1931年には江若鉄道向けとして中型電車に匹敵する18 m級120人乗りガソリンカー・C4形を開発している。
そのため1930年代以降、技術力や営業力に劣る中堅・零細メーカーは次々と撤退・淘汰され、日本車輛を筆頭とする大手メーカーを中心に実用性を持った気動車が製造されるようになった。戦前の日本における私鉄気動車の両数は、1935年頃には全国で400両を超え、湯口徹によるとのべ653輌（客車等からの改造車、未認可車を含み、移籍による重複は除く）に達したとされる。その大半はウォーケシャやブダなどの大型自動車・定置動力用、あるいは量産自動車のフォードなど、アメリカを中心とする海外メーカー製のガソリンエンジンを搭載していた。
鉄道省のガソリンカー thumb|right|国鉄初のガソリンカー、キハニ5000形気動車
+ 鉄道省の気動車路線距離路線区間等詳細は[ 『鉄道統計資料. 昭和4年度 第1編 運輸 経理 職員』]、[ 『鉄道統計資料. 昭和5年度 第1編 運輸 経理 職員』]、[ 『鉄道統計資料. 昭和6年度 第1編 運輸 経理 職員』]、[ 『鉄道統計資料. 昭和7年度 第1編 運輸 経理 職員』]、[ 『鉄道統計資料. 昭和8年度 第1編 運輸 経理 職員』]、[ 『鉄道統計資料. 昭和9年度 第1編 運輸 経理 職員』]、[ 『鉄道統計資料. 昭和10年度 第1編 運輸 経理 職員』]、[ 『鉄道統計資料. 昭和11年度 第1編 運輸 経理 職員』]、[ 『鉄道統計資料. 昭和12年度 第1編 運輸 経理 職員』]（国立国会図書館近代デジタルライブラリー）年度距離昭和4年度7.6昭和5年度28.9昭和6年度102.6昭和7年度88.4昭和8年度382.1昭和9年度1417.3昭和10年度1890.9昭和11年度2190.9昭和12年度2410.6 鉄道省におけるガソリンカーの最初は1929年のキハニ5000形であるが、これは重量超過の失敗作であった。続いて1931年に20 m級の大形電気式ガソリンカー、キハニ36450形を試作したが、これも重量過大と低出力から失敗に終わった。
本格的に実用化されたのは、私鉄向け気動車設計で経験豊富な日本車輌などが開発に参画し、その設計ノウハウがもたらされた1932年開発の16 m級車・キハ36900形（後の41000形）からである。この41000形と、その設計を元にストレッチした1935年製造開始の19 m級車であるキハ42000形（後のキハ07形）は、合計200両以上も製造され、日本各地に導入されて好成績を収めた。そのため、太平洋戦争後の1951年から1952年にかけ同型車が追加製造されているほか、私鉄向けにも何例かのデッドコピー車ないし類似車が存在した。
戦前の日本では、私鉄気動車では20 - 105 馬力級鉄道用内燃機関の出力は一般に1時間定格値で表示されるが、1950年代以前の日本の内燃動車に搭載された個々のエンジンの出力表記については、一部資料で公称最大出力を示している場合があり、注意を要する。古い時代のエンジンでは、冷却能力・潤滑能力の制約から、1時間連続定格出力が、公称最大出力とされる短時間最高出力の半分以下に過ぎない事も珍しくなかった。この乖離は特に、ゆとりのある設計が為された大型汎用エンジンよりも冷却・潤滑条件の厳しい自動車転用エンジンで、またディーゼルエンジンよりも過熱に弱いガソリンエンジンで、それぞれ顕著であった。当時の技術水準を考慮してもエンジン排気量の割に低出力に過ぎるような数値が示される事例もあるが、連続定格運転の過負荷を考慮して控えめな数値が表示されていると判断するのが妥当である。の輸入エンジンが主流であったが、鉄道省ではあくまでも国産品を用いる姿勢を貫いた。そのため、日本で鉄道車両用エンジンの製造技術が未熟であった頃に製造されたキハニ5000形では船舶用のエンジンが改設計の上で用いられた。1930年代に入ると省線気動車は鉄道省が設計したGMF13 (100馬力) ・GMH17 (150馬力) の2種の国産制式ガソリンエンジンを用いるようになった。鉄道省では1929年から1937年までに244両のガソリン動車を新製し、私鉄買収車を含む最大保有車両数は301両に達した。
ディーゼルカー ディーゼルエンジンは、1894年の発明以来、1910年代まで産業用の定置型や大型船舶用などの低速大型機関しか存在しなかったが、1909年にProsper L'Orangeがディーゼルエンジンの利用方法を一気に広げる予燃焼室方式のシリンダーヘッドで特許を取得、その後、第一次世界大戦中から戦間期の技術改良により、鉄道車両に搭載しうる中型 - 小型の、中速・高速ディーゼルエンジンが実用化された。ガソリンエンジンよりも経済性や安全性で有利なことから、鉄道車両の動力として導入する試みはあったものの、軽量化とは相反する圧縮比の向上と、燃料供給に圧縮空気を用いない無気噴射システムの開発が必須であったことから、ディーゼルエンジン発祥国のドイツでさえ、1920年代に入ってようやく実用化段階に達したほどである。 アメリカではドゥードゥルバグの衰退期にあたる1930年代に、ディーゼルエンジンの多気筒化・大排気量化が一気に進み、大型の電気式ディーゼル機関車が多数製造されるようになったが、気動車では、バッドが製造したごく僅かの例に留まった。
日本では1928年に雨宮製作所がドイツのMAN製船舶用エンジンを搭載して製造した長岡鉄道キロ1形が最初の「ディーゼルカー」とされる。しかし、当時の地方鉄道の技術力ではディーゼルエンジンを整備・維持しきれず、しかも駆動システムも機関出力を一旦変速機で変速した後、前後のボギー式台車の内側軸にユニバーサルジョイントで動力を分配伝達する複雑な2軸駆動システムであったことから、運用に難渋し、ほどなく一般的な構造のガソリンカーに改造されてしまっているなお、このキロ1形は太平洋戦争後、同線の電化時に台車もそのままに電車化され、モハ3001・3002となっている。。そのほかでは、江若鉄道C7形気動車がドイツのダイムラー・ベンツ製メルセデス・ベンツ・OM 5-Sを採用したが、7年ほど使用された後にエンジンを降ろして客車化されている。
当時、ガソリンエンジンは既に自動車用として普及しており、気動車にも自動車用のエンジンを流用した例が多かったこともあって、地方私鉄の検修現場における技術水準でも維持できた。しかし、ディーゼルエンジンは高圧な燃料噴射ポンプと噴射ノズルを中心に高度な精密機構を有し、噴射圧力、噴射量、噴射パターン（霧の形状）の調整など、その維持管理にはガソリンエンジンよりも高い技術力を要求された。
また、気動車に使用されるディーゼルエンジン自体も、1930年代前半にはMAN、ダイムラー・ベンツ、ユンカース（以上ドイツ製）、サウラー（スイス製）など少量輸入品ばかりで、エンジンも部品も高価なものであった。
長岡鉄道以後も、江若鉄道などカタログデータのみによる燃料費用節減効果に惹かれてディーゼルカー導入を試みた私鉄はいくつかあったが、その多くが燃料噴射ポンプの噴射量調整困難をはじめとする取り扱いの難しさや、少量輸入に頼らざるを得ない補修用部品の供給問題などに阻まれ、試作車を1 - 2両導入しただけで挫折している。
それでも相模鉄道（初代）、神中鉄道、加越鉄道、北九州鉄道などはディーゼルカーを一般営業運転で安定して使用できるようになっていた。特に神中鉄道が1936年（昭和11年）から1940年（昭和15年）にかけて、国産ディーゼルエンジン（池貝鉄工所・日立製作所製）搭載のディーゼルカーを11両も導入し詳細は相模鉄道の気動車#神中鉄道を参照、実用水準に到達していたことは特筆される。
また、日本の資本・技術で運営されていた南満洲鉄道は、日本車輌製造に発注して電気式のディーゼル列車「ジテ1型」を1934年（昭和9年）に新製し、一般旅客列車に投入して運用実績を収めている。同社はさらに1937年（昭和12年）から1940年（昭和15年）にかけ、ドイツやイギリスの技術を導入して流体継手やトルクコンバータを変速機に用い、ドイツの大形気動車並みにエンジンを台車装架としたディーゼルカーで、重連総括制御が可能な機械式のケハ6型6両と液体式のケハ7型2両を日本車輌で製造し、営業運転にも使用している。
鉄道省も1935年（昭和10年）から1937年（昭和12年）にかけてディーゼルカー（キハ42500形）を試作したが、実用水準には至らなかった。しかしその過程で、1935年（昭和10年）には新潟鐵工所、池貝製作所、三菱重工の3社に150馬力級ディーゼルエンジンを競作させており、それらの試験結果を基にして1942年（昭和17年）には気動車用150馬力級標準形ディーゼルエンジンの基本設計を完了している。戦後、このエンジンは「DMH17」の呼称を与えられて制式化され、気筒数を8気筒から6気筒にスケールダウンした姉妹機種の「DMF13」と共に、省線の気動車用制式エンジンとして地方鉄道を含め、日本全国に広く普及した。
だが1930年代後半以降、社会全体が戦時体制へと突入したことで、実用車としてのディーゼルカーの発展はここで10年以上の長い停滞の時代を迎えることになる。
気動車の新製禁止 1937年以降、日本が戦時体制に入ると、気動車の運行に必要なガソリンや軽油、重油、潤滑油等が使用制限されるようになる。
1938年4月に成立した国家総動員法の下、同年5月からガソリンは配給制となり、配給ガソリンには10 %のアルコール（メチルアルコール）が強制的に混入された。
また鉄道省は1937年度を最後に気動車の新造を中止していたが、1938年以降、私鉄に対しても内燃動車の新規製造を原則として認めなくなり、路線廃止や老朽化等で放出された中古気動車の譲渡価格は極度に高騰した。
沿線に軍の駐屯地・軍用飛行場や鉱山などがある一部私鉄や、樺太、外地（台湾、満洲）路線向けには、例外的に気動車新製が行われたが、それも1941年を最後に途絶した。
戦中・戦後燃料統制期