Szybki postęp w dziedzinie konstrukcji samochodów sprawił, że Warszawa M-20 wkrótce stała się pojazdem przestarzałym. Jednocześnie FSO nie osiągnęła jeszcze pełnej zdolności produkcyjnej, a bogate oprzyrządowanie nie było zamortyzowane. Konstruktorzy zaproponowali unowocześnienie samochodu przy nieznacznych zmianach technologii i oprzyrządowania. Zbudowany w 1956 roku prototyp otrzymał nazwę Warszawa M-20 U (unowocześniona). Silnik tego pojazdu przy stopniu sprężania 7,0 osiągał moc 44 kW (60 KM) przy 3900 obr/min. W układzie napędowym zastosowano multiplikator o przełożeniu 0,83, który mocowany był do skrzyni przekładniowej. Zmiany te umożliwiły wzrost prędkości maksymalnej do 130 km/h i spadek zużycia paliwa do 12,5 dm3/100 km. Zmieniono wygląd zewnętrzny samochodu przez zastosowanie nowych błotników przednich i tylnych, pokrywy silnika, atrapy i zderzaków, natomiast struktura nośna nadwozia pozostała nie zmieniona. Produkcja modelu M-20 U nie została podjęta, natomiast od 15 maja 1957 roku na taśmę montażową weszła zmodernizowana wersja oznaczona -jako model 1957 (później nazwana modelem 200). Zmiany były stosunkowo nieznaczne. Podniesiono moc silnika do 38,3 kW zwiększając stopień sprężania do 6,3, zmieniono niektóre elementy wyposażenia elektrycznego. Z zewnątrz nowy model wyróżniał się zmienioną atrapą przednią, ozdobnymi listwami bocznymi i progowymi. Zmienił się także znak fabryczny oraz poszycie tapicerskie.
Sztywna konstrukcja nadwozia Warszawy pozwoliła na zbudowanie dostawczej odmiany samochodu typu pickup. Przestrzeń ładunkowa o powierzchni 1,85 m2 umożliwiała przewóz towarów o masie do 500 kg. Zespoły podwoziowe wykorzystano niemal bez zmian. Wzmocniono jedynie resory tylne i zastosowano ogumienie o większej nośności. Produkcję tej wersji o nazwie Warszawa 200 P rozpoczęto w 1959 roku.
Biuro Konstrukcyjne FSO rozpoczęło pracę nad modernizacją silnika. W październiku 1957 roku gotowy był pierwszy prototyp. Zespół konstruktorów tworzyli inżynierowie: A. Grabowski, W. Sel, Z. Glinka i M. Ziółek. Wymiary główne nowego silnika oznaczonego jako S-21 pozostały bez zmian, natomiast wprowadzono górnozaworowy układ rozrządu i zmieniono układ zasilania. Uzyskano znaczny wzrost osiągów, moc maksymalna wynosiła 51,5 kW (70 KM) przy 4000 obr/min, a maksymalny moment obrotowy 147 Nm przy 2500 obr/min.
W trakcie przygotowania do produkcji nowego silnika na taśmę montażową FSO wszedł w 1960 roku kolejny model samochodu oznaczony jako 201. Zmiany w stosunku do poprzedniego modelu dotyczyły głównie podwozia i wyposażenia elektrycznego. W przednim zawieszeniu zastąpiono amortyzatory ramieniowe teleskopowymi umieszczonymi wewnątrz sprężyn. W hamulcach kół przednich wprowadzono układ dwóch, szczęk współbieżnych (Duplex). Zastosowano koła jezdne o średnicy 15″. W miejsce mechanicznego sterowania rozrusznikiem wprowadzono włączanie elektromagnetyczne. W 1961 roku Dział Głównego Konstruktora pod kierunkiem inż. R. Skwarka rozpoczął prace nad modernizacją nadwozia Warszawy, co łącznie z nowym, mocniejszym silnikiem pozwoliło na stworzenie nowego modelu o wyższych własnościach trakcyjnych i użytkowych. W październiku tegoż roku gotowe były trzy wersje nadwozia. Autorem stylizacji tych pojazdów był inż. C. Nawrot, natomiast konstrukcję opracował inż. S. Łukaszewicz. Prototypy ostatecznej wersji nowego nadwozia zbudowano na przełomie lat 1962/63.
Produkcja silnika typu S-21 podjęta została w IV kwartale 1962 roku. Przez wbudowanie tej jednostki napędowej do dotychczasowego nadwozia powstał model 202. Z uwagi na inną charakterystykę tego silnika zastosowano nową przekładnię główną o przełożeniu 4,55. Uzyskano lepsze przyspieszenia i wzrost prędkości maksymalnej do 130 km/h.