AT-600・650形はAT-100・150・200形の置換用として製造され、2005年12月20日に営業運転を開始しました。AT-600形がトイレ無し、AT-650形がトイレ有りとなっています。AIZU尾瀬エクスプレス号の愛称が付いています。
車体はAT-500・550形を基本としていますが、座席が転換クロスシートなっています。AT-652は宝くじ号で、窓側に折りたたみ式テーブルが設置され、蛍光灯カバーや壁灯が設置されています。
2006年3月18日から野岩鉄道・東武鉄道に乗り入れています。
AT-601とAT-651は2019年11月27日に脱線事故を起こし、AT-601は2021年2月に復帰しましたが、AT-651は廃車となりました。