Matériel roulant intégrant sa propre motorisation. Il n’y a donc pas besoin d’atteler une locomotive (motrice) pour pouvoir assurer le déplacement du train. La motorisation se trouve intégrée à une ou plusieurs voitures de la rame.

On distingue :

• les automoteurs Diesel (pour les lignes non électrifiées)
  • X dans la nomenclature SNCF des engins moteurs
• les automotrices électriques (exemple matériel de la ligne D, mais aussi les rames TGV)
  • Z dans la nomenclature SNCF des engins moteurs
• les automotrices bi-mode capables de se déplacer indifféremment en motorisation électrique (si la ligne est électrifiée) ou Diesel (sinon) : exemple des TER Bourgogne très récents avec 1 face à contour jaune et 1 face à contour rouge (AGC Bombardier), circulant en mode électrique jusqu’à Laroche-Migennes, puis en mode Diesel jusqu’à Auxerre
  • B dans la nomenclature SNCF des engins moteurs

Le matériel voyageurs de la ligne D n'est composé que d'automotrices électriques. Le type correspondant est donc toujours Z:

• automotrices 2 niveaux (dites Z2N): Z20500 (série la plus répandue) et Z5600
• automotrices standards inox : Z5300 (également connues sous le nom de "petits gris" ou "couscoussières"