当社では2019年3月末現在で26両の車両を保有しています。
これらの車両は一般車両では開業時からの36-100形式、36-200形式、2013年に登場した36-700形式の車両があり、さらにイベント用として36-Z形式（お座敷車両）と36-R形式（レトロ車両）など多彩な顔ぶれとなっています。これらの車両についてご紹介します。
◎一般車両：36-100形式、36-200形式、36-700形式
◎イベント車両：36-Z形式お座敷車両（さんりくはまかぜ）、36-R形式レトロ調車両（さんりくしおさい）
1984年4月の三陸鉄道開業時から活躍している車両です。36-100形式と36-200形式の違いは、飲料水の自動販売機を設置しているのが36-200形式で、設置していないのが36-100形式ということで基本構造は同じ車両です。
シートはクロスシートとロングシートを組み合わせた座席配置になっています。その後の車内改造のため車両によって座席配置が若干異なり座席定員も異なっています。
国内で本格的に直噴式ディーゼルエンジンを搭載し量産された車両でもあります。1984年の開業に合わせて新潟鐵工所製9両（100形式6両、200形式3両）、富士重工製7両（100形式4両、200形式3両）の計16両が登場し、新潟鐵工所製の10両は旧北リアス線に、富士重工製の6両を旧南リアス線に配置しました。
1985年に輸送力増強で200形式3両を増備し、2両を旧北リアス線、1両を旧南リアス線に配置しました。当初、冷房装置はありませんでしたが、エンジン更新に合わせて冷房化改造を実施しました。
2008年からのリニューアル工事でブレーキの2重系化、ATS-Ps化、空気ばね式の2軸駆動台車に更新し乗り心地の改善を図りました。2011年の東日本大震災後、廃車等により現在は8両が在籍しています。
企業様に協賛いただいたラッピング車両を運転しています。
東北電力株式会社様 36-712
株式会社岩手リオン補聴器センター様 36-701
イオン東北様 36-711
2013年に旧南リアス線用として3両、2014年に旧北リアス線用3両を新製した新型の車両です。客室内の窓はトンネル騒音対策で固定窓になり、クロスシート主体の座席配置となっています。ブレーキ装置は電気指令式ブレーキとなり、空気ばね式2軸駆動台車としています。運転台には車両の機器情報を表示するモニターを設置し、サービス機器の操作等も可能となっており、お客様へのサービス向上を図っております。
この車両は、クウェート政府が東日本大震災の際に原油を支援として日本政府に提供、それを換金して日本赤十字社を通し被災3県（福島、宮城、岩手）に配分された支援のお金を岩手では一部を三陸鉄道の車両購入に充てることになったことから新製できた車両です（製造は新潟トランシス）。このため、この車両にはクウェートの国章を前後につけ、さらに側面にクウェートへの感謝の言葉がアラビア語、英語、日本語で表記しています。
その後、2019年3月のJR山田線（宮古〜釜石間）の当社への経営移管の準備として、2018年11月に4両を、2019年3月に4両、併せて8両（36-711〜36-718）の車両を増備しました。
36-700
2014年に新製されたお座敷車両。愛称は「さんりくはまかぜ」です。岩手まるごと博物館をコンセプトに、岩手の古民家風イメージとした車両です。三陸鉄道の一般車両は車長が18mですが、この車両はレトロ調車両とともに20mとし、シートピッチの拡大等を行い居住性を向上させております。お座敷列車、こたつ列車などに使用されます。
この車両も36-700形と同じくクウェートからの東日本大震災の支援で製造しました（新潟トランシス製）。
36-700
2005年に36-601、2006年に36-602として登場した茶色ベースのレトロ調の車両。愛称は「さんりくしおさい」。昭和初期の優等車両をイメージしながらレトロ調とした車両で三陸鉄道初の20m車です。オールクロスシートで定員48名。大きな固定窓で明るい車内です。さらにシートピッチを広くとり大型テーブル、AV機器も装備しているので、貸切使用では会議やパーティ、カラオケまで自由にお楽しみいただけます。 2014年に旧南リアス線用としてクウェートからの支援を受け36-R3が登場。こちらは紫色基調の塗装で電気指令式ブレーキを備えた新型車両です。これに合わせて36-601、602も電気指令式ブレーキに改造を実施し36- R1、R2に改番し36-R形式としました（Rはレトロです）。これにより36-R形式は36-700形式、36-Z形式と連結し 総括制御ができるようになりましたが、36-100形式、36-200形式とは連結できなくなりました。
36-R1, R2
36-R3
36-300形式 おやしお号（レトロ調車両）
36-400形式 くろしお号（レトロ調車両）
36-1100形式（一般車両 ＊リクライニングシート）
36-1200形式（一般車両 ＊リクライニングシート）
36-500形式（一般車両）
36-2110形式（お座敷列車さんりくしおかぜ）
ワンマン列車は前乗り・前降りです。
◎列車の進行方向の一番前のドアが乗り口です。
◎乗車したら整理券をお取りください。
◎駅員がいる駅では、乗車前に切符を購入することもできます。
◎列車の進行方向一番前のドアが降り口です。
◎運賃は運転席の後ろの運賃表で金額を確認ください。
◎運賃または切符は整理券と一緒に運賃箱に入れてください。
◎定期券は運転手にお見せください。
◎全てのドアが開きますので、お近くのドアから乗車してください。
◎乗車券後に車掌から切符をお買い求めいただくか、降りる時に精算してください。
◎定期券は車掌にお見せください。
※ご不明な点は運転手または車掌にお問い合わせください。
◎三陸鉄道の車両のシンボルカラーは、青→「三陸の海」・赤→「鉄道に対する情熱」・白→「誠実」を表しています。
◎リアス式海岸(リアス海岸)という名称は、スペイン北西部のガリシア地方で入り江が多く見られたことに由来する。ガリシア語で「入り江」を意味するリア（ría）あるいは、入り江の多い地方の名前（Costa das Rías Altas）等を元に、複雑な形の海岸線をリアス式海岸と定義されました。
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