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.

Do fabryki przyjechał wówczas emerytowany projektant amerykański, który wprowadził zmiany w dotychczasowym modelu Nysy. Między innymi zmienił wygląd przodu oraz zastosował 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.

W modelu tym nadal alternatywnie stosowano silniki produkowane w FSO: dolnozaworowy typu M-20 o mocy 38,3 kW i górnozaworowy S-21 o mocy 51,5 kW.Powstała też wersja z silnikiem Andoria. Zespoły podwoziowe nie uległy większym zmianom w porównaniu z modelem 501. Zmiany konstrukcyjne objęły głównie nadwozie i częściowo wyposażenie elektryczne. Dotychczasowa wagonowa sylwetka nadwozia zastąpiona została przez półklasyczną, z lekko wysuniętą komorą silnikową. Uzyskano przez to łatwiejszy dostęp do silnika i osprzętu umieszczonego w przedniej części samochodu. Zastosowano nowe szyby przednie o powierzchni zwiększonej o 30%, przez co znacznie poprawiono widoczność. Pojazd został wyposażony w dwie przeciwbieżne wycieraczki pantograficzne. Wprowadzono spryskiwacz szyb przednich z pompką nożną. Zmieniono mocowanie koła zapasowego przenosząc go do kosza pod tylną częścią ramy, a tylną tablicę rejestracyjną wraz z oświetleniem przeniesiono z drzwi na pas nadwozia. Samochód otrzymał nowe zderzaki przednie i tylne. Powiększone wywietrzniki dachowe wykonane były z półprzeźroczystego tworzywa sztucznego. Nadwozia wersji furgon i towos miały dodatkowe, przesuwne drzwi w prawej ścianie bocznej z otworem drzwiowym o wymiarach 1100x1130 mm. Konstrukcję drzwi przesuwnych przejęto z prototypowego furgonu podwyższonego. W znacznym stopniu zmodernizowane zostało wnętrze pojazdu. Wprowadzono punkty mocowania pasów bezpieczeństwa przednich foteli, zastosowano wygodniejsze i bardziej estetyczne fotele oraz poszycia tapicerskie na drzwiach, bokach i dachu nadwozia. Zmodernizowany zespół ogrzewania był bardziej wydajny, a wewnętrzna pokrywa silnika otrzymała lepszą izolację akustyczną i uszczelnienie. W wersji towos zmieniono boczne ławy na pojedyncze składane foteliki. Sanitarka otrzymała alternator typu PZ-1 a o mocy 750 W i większy akumulator o pojemności 119 Ah. W miejsce noszy wiszących zastosowano nosze na wózku mocowanym do podłogi samochodu. Masa własna samochodu Nysa 521 wynosiła zależnie od wersji od 1465 kg dla furgonu do 1800 kg dla sanitarki. Wysokość pojazdu nieobciążonego zmniejszyła się o 35 mm w stosunku do modeli 501.

Systematycznie wzrastała produkcja Nys, rosły też zamówienia eksportowe. Już w 1968 r. udział produkcji na eksport przekroczył 50%. Głównymi odbiorcami były kraje socjalistyczne: ZSRR, Węgry, Bułgaria i Rumunia. Duże zainteresowanie wzbudziły Nysy 521 wystawione w 1971 r. na międzynarodowej wystawie samochodów w Brukseli. Napłynęły zamówienia z Belgii i RFN. Zgodnie z życzeniami odbiorcy niemieckiego dostarczane samochody miały podwyższony o 100 mm dach i czterobiegowe skrzynie przekładniowe. Specjalnie na rynek RFN opracowano w Nysie konstrukcję samochodu skrzyniowego z krótką dwuosobową kabiną i nieco wydłużoną tylną częścią ramy. W sierpniu 1972 r. taśmę montażową ZSD opuściła 100-tysięczna Nysa. Jubileuszowym pojazdem był model 521 C przeznaczony na rynek krajowy. W tym samym roku na centralnych dożynkach w Bydgoszczy zaprezentowano prototyp Nysy przeznaczonej dla rolników. Pojazd opracowano w krótkim czasie wykorzystując część nadwozia mikrobusu i część skrzyni ładunkowej odmiany eksportowanej do RFN. Wydłużona kabina tego samochodu o symbolu 521 R mieściła 5 osób, a na skrzyni można było przewozić ładunki o masie do 550 kg. Mimo dużego zainteresowania rolników wersji tej nie skierowano do produkcji. Zalety produktu z Nysy 521 i 522 odkryła również w latach 70., 80. i 90. również Milicja Obywatelska i Policja.