Perkhidmatan KLIA Ekspres beroperasi dengan menggunakan lapan buah kereta api elektrik empat gerabak Desiro, sebuah model kereta api buatan dan rekaan syarikat [[Jerman]]. Tren-Semua tren KLIAmilik EkspresExpress danRail [[KLIALink Transit]]Sdn Bhd mempunyai ciri-ciri rekaan luaran yang sama. Bahagian hadapan tren diubahsuai bagi kelihatan lebih aerodinamik dan menarik, satu perbezaan minima berbanding dengan model rekaan asas tren tersebut. Selain itu juga, kedua-dua perkhidmatan rel penghubung bandar raya [[Kuala Lumpur]] dan [[KLIA|Lapangan Terbang Antarabangsa KL]] tersebut beroperasi menggunakan sistem dan landasan yang sama.
Tren-tren KLIA Ekspres dilengkapi dengan kemudahan tandas, ruang bagasi daftar masuk penumpang dan ruang simpanan bagasi dalam gerabak bagiuntuk keselesaan penumpang. Oleh yang demikian, setiap unit tren KLIA Ekspres hanya mampu membawa sehingga 156 orang penumpang pada satu-satu masa. Ia dapat digandakan sehingga lebih 300 orang penumpang dengan keupayaan tingkat naik lapan gerabak bagi setiap unit tren mengikut perancangan masa hadapan KLIA Ekspres. Pintu keluar masuk tren KLIA Ekspres dibuka secara otomatik berbeza dengan operasi pintu keluar masuk tren [[KLIA Transit]] yang dibuka secara manual.
