キハ２８１－９０１・９０２（キハ２８１－９０１・キハ２８１－９０２・キハ２８１－９０１（量産化改造））
本系列の試作車の先頭車です。９０１号車は函館方、９０２号車は札幌方に連結されています。客室のほか、化粧室と一体となっているトイレ、男子用トイレがあります。スカートも当初は灰色でした（写真中央９０２号車）が、車体色に塗られています。振り子制御装置はＪＲ四国２０００系のものに耐寒・耐雪構造を加えたもので、先頭車の指令制御装置（ＣＣ装置という。）から集中制御されています。９０２号車は中間車のキハ２８０形式と座席の比較試験を行っていました。量産車が登場すると量産車化改造が行われ、貫通扉に設置されていたワイパーが撤去されたほか、運転台後方ドアの窓形状も量産車に合わせた形状になっています。現在は増結時の先頭車として連結される事が多いようです。
キハ２８１－１～６（キハ２８１－５）
量産車となる先頭車です。試作車とほぼ同じで、奇数番号車は函館方、偶数番号車は札幌方に連結されています。運転台下のロゴですが、試作車登場時はＨＥＡＴ ２８１ Hokkaido Experimental Advanced Trainで、営業運転が開始されるとＨＥＡＴ ２８１ Hokkaido Express Advanced Trainに変更され、平成１４年からはＦＵＲＩＣＯ ２８１となっています。
キハ２８０－９０１（キハ２８０－９０１左は試作車時代、右は量産車化改造後）
試作車の中間車です。トイレ、洗面所の設備は無く、荷物置き場の設備があります。量産車化改造後も外観に大きな変化はありません。量産車との違いは乗降扉窓の大きさとその近くにあるドアが開いている事を知らせる灯の位置に違いがあります。客室窓では、冬季に車体に付着した氷塊が走行中に落下し、跳ね上げたバラストが客室窓を破損させる事例が多く発生したため、平成１３年よりポリカーボネート製の透明保護カバーが設置されています。（キハ２８１系の他、特急形車輛全てに施行されています。）
キハ２８０－１～（キハ２８０－３）
編成中に１両連結される中間車で、電話室、化粧室と一体となっているトイレ、男子用トイレ、車椅子スペース、同専用座席、多目的室の設備があります。
キハ２８０－１０１～（キハ２８０－１０４）
キハ２８０－９０１の量産車となるグループです。業務用室と荷物置き場の設備があります。
キロ２８０－１～（キロ２８０－４）
量産車で登場したグリーン車の形式です。トイレ、洗面所、車内販売準備室、電話室、喫煙コーナー（現在はフリースペース）、フロントを模した車掌室の設備があります。車内は１＋２列配置の座席ですが、バランスを取るために中央付近で座席の配置が反対になっています。