Le trafic régional prenant lui aussi de l'ampleur, l'équipement de certaines liaisons avec du matériel à deux niveaux devint nécessaire dès la fin des années 70. Une première commande de 100 "Voitures Omnibus à deux Niveaux" eut ainsi lieu en 1979 (livraisons en 1980 - 1981), suivie de dix autres en 1988 (reçues en 1990). Elles partagent la même partie mécanique (caisse et bogies) que les voitures VB2N, mais il y a de nombreuses différences quant aux aménagements intérieurs.
Elles aussi peuvent être utilisées en réversibilité avec des BB 8500, 16500, 17000 et 25500. L'utilisation de BB 9200 et 16000 a été évoquée juste avant les premières livraisons en 1980, les séries précédemment citées n'étant pas toujours aptes à 140 km/h en réversibilité.
La composition minimale d'une rame de voitures VB2N, VO2N ou VR2N est de quatre caisses.
Des voitures très proches ont été directement achetées par la Région Nord Pas de Calais : ce sont les VR2N.
Voiture pilote, 126 places de seconde classe.
Voiture intermédiaire de 152 places de seconde classe.
Voiture intermédiaire, mixte 1ere (62 places) et 2eme classe (74 places).
Voiture d'extrémité côté locomotive, avec compartiment fourgon 152 places de seconde classe.
Les compositions varient selon les lignes desservies, initialement (début des années 80) douze rames de huit voitures avaient été formées : six pour le Nord (trains vers Amiens), six pour le Sud Est (trains vers Laroche-Migennes). Par la suite, grâce à la livraison de voitures intermédiaires supplémentaires et à l'arrivée des voitures express 2 niveaux (V2N) reprenant les relations les plus longues, ce parc put être réorganisé pour faire son apparition sur les réseaux St Lazare et Est (avec 2 rames de 10 voitures utilisées sur Paris - Château Thierry avec des BB 16700 à engrenages renforcés ;remplacement par des Z 20500 en 1995).
Quelques voitures ont été mutées en Nord Pas de Calais afin de compléter les voitures VR2N. En outre, les VO2N associées à des BB 8500 utilisées sur le réseau Sud Est (trains Paris - Montereau - Laroche) ont été remplacées par des automotrices Z2N et mutées au TER Centre à priori à la fin des années 90.
A partir de 1998, la Région Centre a fait rénover 37 voitures affectées aux relations Paris - Chartres - Le Mans (à priori ex Sud Est), avec de nouveaux aménagements plus confortables bien que conservant le fauteuil d'origine identique aux Z 6400.
Voitures pilotes, 104 places de seconde classe (disposition 2+2).
Vu la forte fréquentation en première classe, les voitures mixtes ABe sont réaménagées intégralement en première classe avec 128 places.
Ces voitures intermédiaires de seconde classe sont réaménagées avec une disposition type 2+2, d'où une capacité de 132 places.
Voitures d'extrémité côté locomotive, 124 places de seconde classe (disposition 2+2).
Les voitures VO2N de la région Centre sont exploitées en cinq rames de sept voitures (il y aurait deux voitures de réserve) : Locomotive + BDe + Be + Be + Ae + Be + Be + Bxe
Depuis fin 2011, ce parc est passé à 66 voitures car complété par les 29 voitures ex Picardie, qui avaient bénéficié d'une rénovation identique mais peuvent être repérées par leurs logos différents. Neuf rames peuvent donc être formées, le parc de traction ayant été enrichi par des BB 8500 libérées de la banlieue suite à l'arrivée des BB 27300.
Les locomotives ont toujours été des BB 8500 "grandes cabines" ; leur remplacement par des BB 7200 spécialement adaptées (à l'instar des BB 7600) fut envisagé mais ne s'est pas concrétisé, des automotrices Régio 2N ayant été commandées. Fin 2016, ces rames ont été retirées du service suite à la réforme des BB 8500 les accompagnant et à la livraison des Regio 2N commandées.
Les 29 voitures utilisées par la région Picardie pour former quatre rames ont elles aussi connu une modernisation au début des années 2000, sur le même modèle que celles de la région Centre. Les BB 16500 ayant disparu à la fin des années 2000, la traction / pousse fut alors effectuée avec des BB 17000 ou 25500. Suite à l'arrivée des Z 26500, ces rames sont en 2012 utilisées en région Centre (elles ont toutes été mutées à la gérance de Montrouge) ou temporairement en Nord Pas de Calais (lors de l'envoi en rénovation des VR2N).
La "rénovation de six rames VO2N" avait été annoncée mi 2013, sans davantage de précisions quant à sa nature et aux locomotives utilisées, et ne s'est finalement pas concrétisée.
Composition : locomotive + BDe + Be + Be + Ae + Be + Be + Bxe
Les 41 voitures VO 2N de la région Haute Normandie sont utilisées sur l'axe Paris - Rouen - Le Havre (traction par BB 17000). Construit en 1979, 1980 et 1990, le parc comportait 6 BDe, 12 ABe, 17 Be et 6 Bxe, et les cinq compositions étaient du type : Bxe + Be + Be + Be + ABe + ABe + BDe + BB 17000, offrant en tout 1071 places (dont 124 de première classe et 75 strapontins) ; il reste une rame plus courte de six voitures en réserve, composée partiellement à partir de VB2N non modernisées avec éventuelle remise en livrée TER.
De mi 2009 à fin 2010, ce parc a été rénové avec livrée type TER et motifs bleu ciel en forme de bulles. Aménagements à classe unique avec disposition 2+2 à l'étage et 2+3 en salle basse, décoration inspirée de celle des Z 26500 de la région. Les types sont désormais :
Voitures d'extrémité côté locomotive, le fourgon est utilisé pour le transport de vélos.
Voitures intermédiaires "standard".
Anciennes ABe réaménagées à classe unique et équipées d'un emplacement pour fauteuil roulant sur une des plateformes, en remplacement d'un escalier d'accès à la salle basse.
Anciennes ABe, ayant subi les mêmes modifications que les Beh mais avec local pour le contrôleur sur une des plateformes d'extrémité.
Voitures pilotes.
Les cinq compositions, offrant désormais 1051 places (dont 77 strapontins) sont du type : Bxe + Be + Be + Be + Bhe + BShe + BDe + BB 17000, il y a toujours six voitures en réserve. Le remplacement des BB 17000 par des BB 15000 a été réalisé en 2013 - 2014 (8 machines supplémentaires étant équipées de la réversibilité), les voitures pilotes étant adaptées à la réversibilité par multiplexage nouvelle génération déjà utilisée sur les Corail. Ce parc devrait être remplacé par des Régio2N à partir de 2021.