La deuxième génération de la corvette, est conçue par Larry Shinoda et stylisée par Bill Mitchell (vice président de la General Motors de 1959 à 1977). Elle est baptisée Corvette Sting Ray et considérée comme le chef d’œuvre de Mitchell. Sa production dure de 1963 à 1967.
Ses caractéristiques sont les vitres arrières séparées en deux (« split window ») et les fausses grilles de ventilation sur le capot. Par question de sécurité, celles ci ont été supprimées en 1964.
Le nouveau châssis est beaucoup plus rigide comparé à celui des Corvettes précédentes. Cette nouveauté apporte également des suspensions arrières indépendantes équipées de lames de ressorts transversales.
Jusqu’en 1965, le freinage était assuré par des tambours sur les roues à l’avant et à l’arrière. Puis ce sont des freins à disques à l’avant qui apportent une légère amélioration.
Le V8 « small block » de 5,4L développe de 250 ch à 360ch, selon l’option choisie en 1963, puis en 1964 jusqu’ à 375ch. Un « big block », en 1965, de 6,5L capable de développer 425ch, est aussi proposé. Les versions de 66 et 67 ont en option une motorisation de 7L. Officiellement estimée à 435ch, la version L88
de ce moteur pourrait monter à plus de 550ch. En 1967, seulement 20 Corvettes ont été commercialisées avec ce moteur et leur côte atteindrait plusieurs centaines de milliers de dollars.
La vitesse de pointe étant limitée entre 170km/h et 240km/h en fonction du moteur, la barre de 100km/h est atteinte entre 5,4 et 8 secondes ce qui évince toute concurrence européenne de l’époque.
La commercialisation se fera à plus de 20000 exemplaires par an entre 1963 et 1967, et connaîtra une apogée pour le modèle de 1966. En 1968, elle est remplacée par la C3.