Con l'introduzione della versione "D" (nome commerciale: "nuova 500 D t.a.") la Fiat, dopo ben 3 anni, ufficialmente ammise l'esistenza di una seconda serie; Un grosso passo in avanti nell'evoluzione della vettura, era già stato compiuto con la "tetto apribile" del 1959, considerata però ancora un ennesimo aggiornamento rispetto alla prima serie del 57.

All'esterno, risultano davvero minime le differenze tra un modello "tetto apribile" (a fanaleria aggiornata) e una "D". La sostanziale differenza della D risiede nel motore che viene nuovamente potenziato, oltre che maggiorato. La cilindrata passa da 479 cc a 499,5, la stessa della Sport, ma con una potenza di 17,5 CV (1 CV in più rispetto alla T.a) Come per il motore, cambia anche la denominazione del telaio: 110D.000.

Le principali innovazioni del modello furono le seguenti:

• Serbatoio carburante tipo 600 (di forma quadrata, posto sul lato guida, nel vano anteriore)

• Maggiore imbottitura del sedile posteriore ·

• Schienale posteriore ribaltabile in avanti in modo da formare un piano di carico posteriore ·

• Leve di avviamento e starter realizzate in metallo con impugnatura in plastica ·

• Cuscinetti paratesta applicati ai montanti posteriori ·

• Lavavetro a pompetta manuale (dal 1961) ·

• Portacenere (dal 1961) ·

• Visiere parasole imbottite (dal 1961) ·

• Bordo nero imbottito posto nel sottoplancia ·

• Luce di cortesia collegata all'apertura della porta lato guida ·

• Funzione "ritorno" del tergicristallo (dal 1962)

Anche la plancia, a seguito dell'introduzione del portacenere (in posizione centrale), cambiò in alcuni dettagli, principalmente nella disposizione della spia degli indicatori di direzione, ora affiancata alla spia delle luci abbaglianti, poste entrambe sul lato sinistro del tachimetro

Alla meccanica: ·

Aumento di cilindrata (da 479 cc a 499 cc) con conseguente aumento di potenza (17,5 CV a 4000 g/m) ·

La 500 D finalmente riuscì ad esaudire tutti coloro che nelle versioni precedenti potevano trovare delle perplessità soprattutto sulla dotazione di accessori per il confort. Anche se le modifiche della D, rispetto alla Tetto Apribile del 59, furono relativamente poco consistenti, il pubblico le accolse con grande entusiasmo; queste modifiche furono il tocco finale che resero perfetta la già buona versione del 59 e che decretarono, finalmente dopo 3 anni, il meritato successo della 500.

L'evoluzione del modello D fu reso possibile dal riposizionamento della 600 che venne proposta in un'unica versione potenziata a 750 cc. Nella gamma Fiat si accentuò dunque il distacco tra le due utilitarie sia in termine di cilindrata che di prezzo.

Scheda tecnica:
Motore: tipo 110D.000 numero e posizione di cilindri: 2 verticali in linea, alesaggio e corsa: 67,4x70 mm, cilindrata totale 499,5cc, rapporto di compressione 7.1, potenza massima 17,5 cv a 4.000.giri/min.

Distribuzione: a valvole in testa con aste e bilancieri.

Alimentazione: pompa meccanica carburatore Weber 26 con dispositivo d’avviamento ad azione graduata.

Lubrificazione: forzata con pompa ad ingranaggi, depurazione dell’olio mediante filtro centrifugo.

Raffreddamento: ad aria forzata con termostato.

Frizione: monodico a secco con cambio a 4 marce più retromarcia; II, III, IV con innesti ad imbocco rapido (rapporti:I 3,273; II 2,067; III 1,300, IV 0,875; RM 4,134)

Freni: di servizio:idraulico a tamburo sulle quattro ruote, azionati da pompa a stantuffo e cilindretti, comandata da pedale. Di soccorso e stazionamento meccanico a tamburo sulle ruote posteriori, comandati da leva a mano.

Sospensioni: anteriori a ruote indipendenti con ammortizzatori idraulici telescopici a doppio effetto e molla trasversale a balestra. Posteriori a ruote indipendenti con bracci oscillanti, molle elicoidali ed ammortizzatori idraulici telescopici a doppio effetto.

Sterzo: a vite e settore elicoidale con tiranti di comando indipendente per ciascuna ruota. Diametro minimo di sterzata 8,60 m.

Ruote: a disco con cerchi 3,1/2x12, pneumatici 125-12 a bassa pressione

Dimensioni e peso: lunghezza 2.970mm, larghezza 1.320 mm, passo 1.840 mm, altezza 1.325mm, carreggiata anteriore 1.121 mm, carreggiata posteriore 1.135 mm, altezza minima da terra 130 mm  peso 510Kg.

Prestazioni: velocità massima 95 Km/h consumo medio 4,8 l/100 Km.