W 1961 roku skonstruowano oraz zaprezentowano trzy prototypy Warszawy z nadwoziem typu sedan. Ze względu na ograniczenia finansowe oraz technologiczne,  zmiany wprowadzone w nowej wersji ograniczone zostały jedynie do tylnej części nadwozia oraz konstrukcji dachu. Sylwetka prototypów zaprojektowana została przez inż. Cezarego Nawrota, za prace konstrukcyjne odpowiedzialny był inż. Roman Skwarek, natomiast dokumentacja techniczna opracowana została przez zespół pod kierownictwem inż. Stanisława Łukaszewicza. Pierwszy prototypowy egzemplarz wyposażono w tylną szybę, pochyloną pod kątem ujemnym. Po ostatecznych pracach konstrukcyjnych w sierpniu 1964 roku wprowadzono do produkcji Warszawę 203 z silnikiem górnozaworowym S-21 i 204 z dolnozaworowym .  Nowy model wyposażono także w inną atrapę chłodnicy, zderzaki, klosze lamp kierunkowskazów oraz panoramiczną, giętą jednoczęściową szybę przednią. Zmiany wnętrza pojazdu ograniczone zostały do zastosowania wykonanego z plastiku, czarnego pokrycia górnej części deski rozdzielczej oraz nowej obudowy kolumny kierowniczej. Dwie kanapy pokryte skajem i tkaniną zapewniały wysoki komfort podróży, ich wyściółkę stanowiła sprasowana trawa morska i sprężyny amortyzujące. Niezależne zawieszenie przednie oparte było na wahaczach poprzecznych o różnej długości, sprężynach śrubowych, amortyzatorach teleskopowych i drążku stabilizatora poprzecznego. Sztywny tylny most oparty został na podłużnych resorach eliptycznych i amortyzatorach ramieniowych. Układ kierowniczy stanowiła przekładnia ślimakowa z podwójną rolką. Jednoobwodowy układ hamulcowy sterowany był hydraulicznie, na obydwu osiach stosowano hamulce bębnowe. Rok później do oferty dołączono wersję kombi 203K/204K. Pod koniec produkcji Warszawy montowano w niej wiele elementów pochodzących od Polskiego Fiata 125p; były to m.in.: układ chłodzenia i hamulcowy, wyposażenie wnętrza, filtr oleju oraz kolektor ssący i wydechowy. Wykorzystywano także lakiery stosowane w Polskim Fiacie. Samochód wyposażono także w: alternator, gaźnik Weber oraz suchy filtr powietrza.

W 1967 roku planowano, by w samochodach przeznaczonych na eksport montować czterocylindrowe silniki wysokoprężne Perkins 4.108 o pojemności skokowej 1,76 l i mocy 51 KM (37,5 kW). W 1968 roku po proteście firmy Peugeot oznaczenia modeli zmieniono z 203/204 na 223 i 224 – miała ona zastrzeżone stosowanie trzycyfrowych oznaczeń z zerem w środku. W latach 1966, 1968 oraz 1969 samochód, jak i proces produkcji poddawano modernizacjom, co pozwoliło na osiągnięcie poziomu produkcji na poziomie 15 000-18 000 sztuk rocznie. Oprócz tego, jednostkowy nakład pracy na jeden samochód zmalał z 240 do 219 godzin. Od 1970 roku w samochodzie montowano czterobiegową w pełni zsynchronizowaną ręczną skrzynię biegów z dźwignią zamontowaną w podłodze. Tak wyposażone egzemplarze trafiały głównie na eksport (rynek kolumbijski), w późniejszym czasie zostały one zaadaptowane do samochodów Żuk. Mimo to równocześnie montowano skrzynie trzybiegowe. Produkcję zakończono 30 marca 1973 roku. Od 1951 do 1973 roku Warszawa doczekała się ponad 4000 zmian konstrukcyjnych.

Liczba kolorów nadwozia dla samochodów Warszawa była mocno ograniczona. Najczęściej wybierano odcienie szare oraz białe. Pod koniec produkcji przejęto paletę kolorów nadwozia z Polskiego Fiata 125p. Poprawiono także zabezpieczenie antykorozyjne, wykonywano je poprzez zanurzanie karoserii w wannie elektrolitycznej wypełnionej gruntem. Lakiery nitro zostały zastąpione przez piecowe, co wpłynęło pozytywnie na trwałość powłoki.