W 1959 roku do produkcji wszedł nowy model oznaczony symbolem N59. Zastosowano w nim wiele ulepszeń wynikających z badań i uwag użytkowników. Wprowadzono nowe koła jezdne i wzmocnione ogumienie o wymiarach 6.50 - 16" oraz nową konstrukcję hamulca pomocniczego taśmowego, działającego na wał napędowy pojazdu. Zmieniono niektóre elementy wyposażenia elektrycznego.

Do produkcji wprowadzono też nowe odmiany: furgon N59-F, mikrobus N59-M i sanitarkę N59-S. Sanitarkę oparto na konstrukcji mikrobusu, z tym, że kabina kierowcy była oddzielona od przedziału sanitarnego ścianką działową zaopatrzoną w okno z przesuwanymi szybami. W dachu nadwozia wykonano otwór wentylacyjny i zabudowano wentylator. Wnętrze było ogrzewane dodatkową nagrzewnicą połączoną z układem chłodzenia.

W zakładowym biurze konstrukcyjnym opracowano dalsze odmiany nadwoziowe. W 1960 roku wprowadzono do produkcji samochód towarowo-osobowy (towos) oznaczony symbolem N60-T. Powstał on na bazie furgonu, z tym, że w obu ścianach bocznych zabudowano dwie pary okien. Zastosowano niską ściankę działową sięgającą do wysokości oparcia fotela kierowcy. Między dachem, a górną krawędzią ścianki rozpięto siatkę z pasów parcianych. We wnętrzu wzdłuż ścian bocznych zamontowano składane ławy dla 8 osób.

Na zamówienie Ministerstwa Kultury i Sztuki opracowano nową konstrukcję i uruchomiono w 1961 roku produkcję samochodów typu N61-K przystosowanych do prowadzenia projekcji filmowej w warunkach polowych. Wnętrze nadwozia tego pojazdu zostało podzielone na trzy przedziały: kierowcy, operatora i agregatu prądotwórczego.

W przedziale operatora oprócz ławy dla trzech osób i dwóch składanych fotelików zabudowano stolik z projektorem filmu 16 mm i radiem. Dwa głośniki zamontowano w oknach z szybami przesuwanymi. W przedziale tylnym zamocowano agregat prądotwórczy napędzany silnikiem spalinowym oraz osprzęt niezbędny do prowadzenia projekcji filmowej wraz z nagłośnieniem.

Od 1961 roku prowadzono prace nad większą modyfikacją nadwozia. Rezultatem tej działalności była rodzina samochodów oznaczonych symbolem N63. Prototypy tych pojazdów budowano w latach 1962 - 1963. Były to mikrobusy furgon, towos, sanitarka (ambulans) i kinowóz.

Wszystkie samochody typu N63 otrzymały nowy, górnozaworowy silnik typu S-21 opracowany w Fabryce Samochodów Osobowych. Osiągał on moc 51,5 kW przy 4000 obr/min, co wyraźnie poprawiło dynamikę pojazdu i zmniejszyło nieco zużycie paliwa.

Nadwozie o konstrukcji szkieletowej otrzymało poszycie zewnętrzne przystosowane do tłoczenia. Tłoczona z blachy podłoga umożliwiła likwidację dotychczasowego szkieletu podłogi. Unowocześniono sylwetkę pojazdu. Zastosowano duże gięte przednie szyby oraz świetliki w dachu.

Zmianie uległa również stylizacja ściany przedniej. Poprawiono wentylację wnętrza przez zastosowanie wywietrzników dachowych. Analiza kosztów uruchomienia produkcji tego modelu wykazała, że byłyby one za wysokie w stosunku do korzyści i dalsze prace nad samochodem N63 zostały wstrzymane. Wykorzystując jednak doświadczenie zdobyte podczas konstrukcji modelu N63, opracowano bardziej ograniczoną modernizację dotychczasowego nadwozia typu N59.

W 1964 roku została wdrożona do produkcji rodzina samochodów Nysa 501. W jej skład wchodziły wszystkie do tej pory wytwarzane wersje. Sylwetka modelu 501 była bardzo podobna do N 63, gdyż ścianę przednią (poza atrapą) przejęto właśnie z tego pojazdu.

Istotną nowością były zmiany technologiczne, które umożliwiły obniżenie pracochłonności i liczbowy wzrost produkcji. Kształtowanie większych elementów poszycia wykonywano na obciągarkach. Spawanie zostało w znacznym stopniu zastąpione zgrzewaniem. Uruchomiono także taśmową linię montażu. Samochody Nysa 501 otrzymywały alternatywnie silniki M-20 i S-21. Nieznacznej zmianie uległy wymiary zewnętrzne - długość wzrosła do 4410 mm, a wysokość do 2050 mm. Wpłynęło to na powiększenie masy własnej pojazdu, która dla mikrobusu 501 M wynosiła 1560 kg, a dla furgonu 501 F - 1380 kg.

Niezależnie od prac nad modernizacją i powiększeniem liczby wersji nadwoziowych produkowanego modelu, pracownicy Biura Konstrukcyjnego myśleli o przyszłościowych modelach samochodów. W 1965 roku wykonano dwa prototypowe nadwozia furgonowe o symbolu 503 o zwiększonych wymiarach. Zespoły mechaniczne z klasycznym układem napędowym przejęto z Forda Transita. W przyszłości zastosowane miały być elementy samochodu osobowego Warszawa 210. Prace te zostały przerwane w chwili podjęcia decyzji o zakupie licencji na Fiata 125.

Ze względu na sytuację, zdecydowano się na poważną modernizację dotychczasowego modelu. Główny nacisk położono na dalsze ulepszenie technologii oraz na podniesienie bezpieczeństwa i komfortu jazdy. Między innymi zmieniono wygląd przodu oraz zastosowano w nowej Nysie lepszą i poręczniejszą maskę dostępu do silnika, która do tej pory była zdejmowana za pomocą dwóch kluczy (które były często gubione). Nowa maska była otwierana na zawiasach, jak w większości dzisiejszych samochodów.

Prototypy nowego samochodu oznaczonego symbolem 521 wykonane zostały w 1968 r. Został on zatwierdzony do produkcji i przedstawiony publicznie na XXXVII Międzynarodowych Targach Poznańskich w 1968 roku. Był to dziesiąty rok produkcji samochodów Nysa, rocznica ta podkreślona została przez zmianę nazwy zakładów na Zakład Samochodów Dostawczych.Nysa 521 w 1969 roku produkowana była w odmianach: furgon, towos, mikrobus, sanitarka, kinowóz i izotermicznej.