Ces rames sont composées successivement d'une motrice B 81500 à numéro impair, d'une remorque BR 811500 à numéro impair, le cas échéant d'une remorque BR 812500 à numéro impair, et d'une motrice B 81500 à numéro pair.
Ces engins bimodes, livrés en 2004 et 2009-2010, sont utilisés à la fois sur la Transversale Sud, la ligne du Grau du Roi et la ligne des Cévennes, ainsi que son antenne de Bessèges ; ils sont affectés à la gérance de Marseille. Plutôt fiables, ces engins ont permis la revente des X 72500, d'éliminer l'utilisation de BB 67400 et RRR en période de pointe sur les trains Montpellier - Mende via Nîmes et Alès et d'accroitre le nombre de places proposées. Contrairement aux Z 27500 et aux cinq rames livrées en 2009 - 2010, les quatre première rames commandées n'ont que trois caisses et ont connu la livrée TER "standard" gris et bleue, juste avant l'apparition de la livrée rouge.
A noter que ce matériel reste en partie entretenu par le dépôt de Marseille Blancarde (notamment au niveau de la partie thermique qui ne peut être traitée à Nîmes) : des marches de raccord apparemment assurées en service commercial semblent prévues avec des Nîmes - Avignon puis Avignon - Marseille via Cavaillon et la ligne de la Côte Bleue (un de ces engins arrivant de cette ligne a été vu arrivant à Marseille St Charles en mars 2013).
Les 27 rames à quatre caisses livrées en 2007 et en 2009-2010 sont utilisées sur Marseille - Aix et ses prolongements (y compris jusqu'à Briançon) et vers Avignon via tous les itinéraires possibles, permettant de remplacer partiellement les RIO / RRR. Ce matériel est aussi majoritaire sur les nouvelles liaisons Avignon TGV - Avignon Centre - Sorgues - Carpentras. Il arrive également que ce matériel soit engagé vers Toulon, en mode thermique vu qu'il ne peut être alimenté en 25000 V 50 Hz. Des utilisations sur Marseille - Narbonne ont également eu lieu.
Au moins une rame de la région Bourgogne (B 81537/8) a été prêtée à PACA en novembre 2016 pour compenser l'envoi en réparation du X 76681/2 ; elle a été utilisée sur la ligne de la Côte Bleue, où elle a été accidentée (elle aussi) à un passage à niveau.
La rame B 81659/60 a été louée à la région Rhône Alpes par la région PACA durant l'été 2013.