Formant la majeure partie du programme d'autorails lancé par la SNCF au sortir de la Seconde Guerre Mondiale, les autorails X 3800 sont équipés d'un moteur Diesel de 300 Ch., ce qui permet de les utiliser sur la quasi totalité des lignes françaises.
Peints en rouge et crème, couleur traditionnelle des autorails, ces engins ont une allure originale, avec leur unique cabine de conduite surélevée et décentrée, placée à une extrémité, à proximité du moteur : rapidement, elle leur vaudra le surnom de "Picasso" (rappelant certaines œuvres du peintre) qui perdure encore aujourd'hui.
Construits entre 1950 et 1961 à 251 exemplaires, ces engins fiables vont rapidement être victimes des nombreuses fermetures de lignes et de la suppression des dessertes omnibus. Dès 1976, le parc est excédentaire et les premières radiations commencent.
Outre une forte baisse d'activité, l'arrivée de séries bien plus modernes comme les X 2100 rend la série obsolète, si bien que la grande majorité des engins a disparu au milieu des années 80. La livraison des derniers X 2200 en 1988 signalera le retrait des derniers X 3800, dont une quarantaine d'exemplaires a été conservée par diverses association et chemins de fer touristiques.
| Année | 1950 | 1951 | 1952 | 1953 | 1954 | 1955 | 1956 | 1957 | 1958 | 1959 | 1960 | 1961 |
| Mises en service | 1 | 16 | 56 | 17 | 31 | 37 | 23 | 0 | 19 | 19 | 25 | 7 |
| Réformes | 1 | |||||||||||
| Parc total en fin d'année | 1 | 17 | 73 | 90 | 121 | 158 | 181 | 181 | 199 | 218 | 243 | 250 |
| Année | 1975 | 1976 | 1977 | 1978 | 1979 | 1980 | 1981 | 1982 | 1983 | 1984 | 1985 | 1986 | 1987 | 1988 |
| Réformes | 1 | 6 | 23 | 15 | 4 | 32 | 40 | 38 | 4 | 15 | 21 | 18 | 25 | 8 |
| Parc restant en fin d'année | 249 | 243 | 220 | 205 | 201 | 169 | 129 | 91 | 87 | 72 | 51 | 33 | 8 | 0 |