Dénommés "Eléments Automoteurs Doubles", les X 4300 apparus en 1963 introduisent une nouvelle approche de l'autorail : plutôt que d'utiliser des engins à une seule caisse auxquels on associe le cas échéant des remorques, cette nouvelle génération de matériel se compose d'une motrice et d'une remorque équipée d'une cabine de conduite, associés en permanence et ne nécessitant pas de manœuvres en cas de changement de sens de marche.
D'une puissance trop faible, ces engins n'ont pas des performances remarquables, même si ils ont été utilisés sur des relations express au début de leur vie commerciale. Rapidement, ils ont donc été confinés aux relations régionales à profil facile dans une bonne partie de la France.
Entre 1987 et 1992, une quarantaine d'éléments a subi une profonde modernisation financée par certaines régions : les cabine sont totalement refaites, avec un bouclier de protection similaire à celui utilisé sur les rames RRR, tandis que les aménagements intérieurs sont totalement revus, avec la suppression de certaines portes d'accès, une disposition 2 + 2 en seconde classe et des sièges plus confortables. En revanche, la motorisation d'origine ayant été conservée, les performances ont encore été dégradées et la climatisation n'a pas pu être installée.
Les radiations de ces engins désormais obsolètes ont commencé en 1996, avec réutilisation de quelques remorques pour les X 4790, les éléments modernisés résistant jusqu'en 2005 ; les derniers éléments X 4300 sont disparus en 2009 (sauf un, encore utilisé pour des essais) ; beaucoup de ces engins connaissent une seconde carrière en Roumanie.
| Année | 1963 | 1964 | 1965 | 1966 | 1967 | 1968 | 1969 | 1970 |
| Mises en service | 21 | 19 | 21 | 20 | 25 | 25 | 4 | 16 |
| Transformation en TGS | 1 | |||||||
| Parc total en fin d'année | 21 | 40 | 61 | 81 | 105 | 130 | 134 | 150 |
| Année | 1987 | 1988 | 1989 | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 |
| Modernisations lourdes | 4 | 5 | 6 | 7 | 7 | 3 | 6 | 3 |
| Parc total modernisé en fin d'année | 4 | 9 | 15 | 23 | 30 | 33 | 39 | 42 |
| Année | 1973 | 1975 | 1988 | 1993 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 |
| Transformations en X 4500 | 2 | 1 | |||||||||||||||
| Réformes | 2 | 1 | 1 | 2 | 4 | 7 | 10 | 0 | 5 | 2 | 13 | 6 | 14 | 33 | 38 | 8 | |
| Parc restant en fin d'année | 146 | 145 | 144 | 143 | 141 | 137 | 130 | 120 | 120 | 115 | 113 | 100 | 94 | 80 | 47 | 9 | 1 |