Au milieu des années 90, les trains régionaux sont en plein renouveau : leur gestion est désormais effectuée par les Régions, qui financent l'achat de nouveaux engins et la rénovation du matériel existant.
La plupart des autorails, construits entre la fin des années 50 et la fin des années 70 (X 2800 et EAD, arrivent bientôt en fin de vie. La seule solution pour continuer à desservir des lignes souvent rurales et peu fréquentées passe par l'achat d'un matériel neuf et économique : ce seront les X 73500, surnommés "automoteurs TER" (ATER) construits par Alsthom à partir de 1999. Des engins proches circulent sur le réseau allemand (série VT 641), une version transfrontalière a ainsi vu le jour (X 73900).
Equipés de deux moteurs Diesel de type routier de 300 Ch., couplés à une transmission hydrodynamique, ces engins ont une capacité unitaire de 81 places et peuvent être couplés jusqu'à trois éléments le cas échéant. Des caméras permettent au conducteur de veiller à la bonne fermeture des portes et évitent ainsi la présence d'un contrôleur, tandis que le plancher surbaissé permet l'accès aux personnes à mobilité réduite et aux cyclistes.
Au total, 312 engins ont été achetés par une dizaine de régions se montrant intéressées par un tel engin, qui se répand rapidement sur la quasi totalité du réseau ferré français. Rapidement, des différences de décoration extérieure apparaissent selon les régions, tandis que les 50 engins Rhône Alpes sont équipés d'un petit compartiment de première classe.
En 2006, la série a été complétée par les X 73813 à 73818 achetés d'occasion aux CFL (ex série 2100 des Chemins de Fer Luxembourgeois) , tandis que certaines régions se sont échangées du matériel, les X 73500 étant parfois insuffisamment capacitaires et ayant été remplacés par des X 76500 ou B 82500. Neuf engins ont également été récupérés par l'activité Intercités afin d'assurer des trains peu fréquentés comme l'Aubrac (Clermont - Béziers).
Entachée de nombreux déboires les premières années, leur carrière a aujourd'hui atteint son apogée, avec une fiabilité maintenant correcte et un rôle indispensable sur bon nombre de lignes.
| Année | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 |
| Mises en service | 19 | 44 | 80 | 86 | 69 | 14 | 0 | |
| Intégration engins ex CFL | 6 | |||||||
| Parc total en fin d'année | 19 | 63 | 143 | 229 | 298 | 312 | 312 | 318 |
| Activité | Engins | Remarques |
| Alsace | 28 / 16 | 6 vendus à Aquitaine, 2 à Midi Pyrénées, 2 à Franche Comté, 2 à
Languedoc Roussillon. Possède aussi 12 X 73900. |
| Aquitaine | 12 / 18 | 6 ex Alsace (2 achetés fin 2009, 4 fin 2010) |
| Auvergne | 36 / 36 | Dont 2 du département Haute Loire |
| Basse Normandie | 11 / 11 | |
| Bourgogne | 10 / 12 | 2 engins ex Rhône Alpes acquis en décembre 2012. |
| Bretagne | 15 / 15 | |
| Centre | 15 / 15 | |
| Champagne Ardennes | 8 / 8 | |
| Franche Comté | 20 / 22 | 2 ex Alsace achetés fin 2011 |
| Haute Normandie | 11 /11 | |
| Languedoc Roussillon | 9 / 11 | Pelliculage rouge et gris depuis 2005 sauf pour 2 engins ex Alsace achetés fin 2011 |
| Limousin | 15 / 15 | |
| Lorraine | 0 / 6 | X 73813 à 73818 ex CFL. Possède aussi 5 X 73900. |
| Luxembourg (CFL) | 6 / 0 | N°2101 à 6, revendus à la Lorraine |
| Midi Pyrénées | 27 / 30 | 2 ex Alsace (achat fin 2010) + X 73762 ex Nord Pas de Calais |
| Nord Pas de Calais | 10 / 0 | X 73762 vendu à Midi Pyrénées, les autres à SNCF Intercités en décembre 2011 suite à l'arrivée des B 82500. |
| Pays de Loire | 15 / 15 | |
| Picardie | 12 / 12 | |
| Poitou-Charentes | 8 / 8 | |
| Rhône Alpes | 50 / 48 | Seuls à avoir un espace première classe. 2 cédés à la Bourgogne en décembre 2012. |
| SNCF Intercités | 0 / 9 | 9 engins reçus en décembre 2011 ex Nord Pas de Calais |
| Total | 312/318 |
