Новинка произвела хорошее впечатление, в особенности после совместных ходовых испытаний с ПАЗ-651, опередив его по многим показателям. Успех позволил сосредоточить внимание на выпуске одного вида продукции — ПАЗ-652. На автобусе применили двигатель от легкового автомобиля ГАЗ-12 ЗИМ, коробку перемены передач (КПП) и мосты — от ГАЗ-51, выполнив в них небольшую модернизацию. Так, шестерни в КПП устанавливали тщательно обработанными и подобранными парами, в задний же мост — для лучшего разгона машины — от полноприводного грузовика ГАЗ-63. Подвеску автобуса ПАЗ-652 выполнили на четырех продольных полуэллиптических рессорах с гидроамортизаторами двойного действия. Радиатор, помещенный сбоку от двигателя, снабдили заслонкой, направлявшей теплый воздух в салон или наружу. Для лучшего освещения салона днем в изгибах крыши установили гнутые стекла и сдвижные — в окнах, чтобы улучшить вентиляцию. У ПАЗа быстро нашлись подражатели. Подобные машины строили с использованием шасси ГАЗ-51 или ГАЗ-53 на авторемонтных заводах в разных городах, о чем свидетельствовали названия экипажей: «Чернигов», «Ташкент», «Кубань» и другие. Выражаясь образно, ПАЗ-652 получился «популярным, всепогодным и вседорожным» автобусом. Вскоре он стал самым распространенным общественным транспортом в пригородах и сельской местности, для маршрутных, служебных и хозяйственных перевозок.
В 1958 г. на заводе прекратили выпуск «651», а в 1960-м — освободились от производства арматуры и инструмента для других предприятий, углубившись в модернизацию своей продукции. С 1964 г. стали выпускать обновленную модель ПАЗ-652Б с усиленным несущим кузовом, силовым агрегатом от ГАЗ-51, вакуумным приводом дверей и гидровакуумным усилителем тормозов, развивавшую скорость 65 км/ч. Эксплуатация «бэшки» показала, что ей не хватало быстроходности, мощности двигателя, надежности тормозной системы. Требовалось либо модернизировать автобус, либо создавать более совершенную модель. Второй подход казался предпочтительнее. Разработкой новинки руководил главный конструктор завода С. И. Жбанников. Летом 1968 г. чертежи нового автобуса, обозначенного ПАЗ-672, были готовы. Вот как он был устроен. В нем использовался V-образный 8-цилиндровый двигатель Заволжского моторного завода, телескопические амортизаторы от ЗИЛ-157, кузов опирался на продольные полуэллиптические рессоры, причем балка переднего моста была с гидроусилителем руля от ЗИЛ-130. Тормозами передних и задних колес управляли раздельные гидроприводы с вакуумным усилителем, рычаг переключения передач расположили на рулевой колонке, КПП и задний мост применили от грузовика ГАЗ-53А, в крышу кузова вмонтировали шесть вентиляционных люков.