1958(昭和33)年，キハ20系の出力アップ版，非電化のローカル線普通列車用として登場．
内燃機関は縦型のDMH17Cを2機搭載，勾配に強い両運転台車として，主に山岳路線で活躍した．
1962(昭和37)年，基本番台56両の製造を完了．
同年，機関を急行型気動車と同じ横型（縦型に比べ，静かで保守が楽と云う利点がある）のDMH17H×2，車内灯を蛍光灯に改良した100番台車の製造が始まった．
1966(昭和41)年，キハ52 100番台56両の生産完了を以って，キハ20系気動車の製造が終了．
主に初期の段階に，0番台4両と100番台1両の車内半分をロングシート化した簡易荷物車改造が行われ，それぞれ600番台，650番台に改番された．
簡易荷物改造車は，山陰や四国で1990年代まで活躍していたようだ．
片側片開き2扉．車内はセミクロスシート．最高速度は95km/h．全車非冷房．車端部にトイレ有．
但し，現存車両のうち，大糸線用の車両はワンマン機器搭載の為，トイレが撤去されており，冷房化改造も行われている．
現在，盛岡地区(花輪線，山田線，岩泉線，東北本線)，新潟地区(米坂線，羽越本線，白新線，磐越西線)，大糸線で，全27両が運用に就いている．
九州のキハ52は黄害対策のため，2000年度を最後に動けなくなり，2001年度末に廃車となった．
2002年5月以降，高岡地区(氷見線，城端線，北陸本線)で最後の勤めを果たしていた#124と#116も，2002年から2003年までに廃車となっている．