Второе поколение Chevrolet Camaro поступило в продажу с задержкой в полгода, весной 1970 г., что объяснялось проблемами с постановкой в производство. Автомобиль получил совершенно новый кузов, более низкий и мускулистый, спроектированный по схеме "длинный капот - короткий багажник". Кабриолет в этом поколении не выпускался; единственным типом кузова было двухдверное фастбэк-купе. Стилистически новый Camaro, получивший прозвище "Super Hugger", имел мало общего с другими американскими пони-карами. Спереди он имел выступающую по центру прямоугольную решётку радиатора с клетчатой структурой, разделявший её на две половины тонкий хромированный бампер, расположенные отдельно круглые фары и прямоугольные подфарники. В хвосте наклонная линия багажника резко обрывалась вертикальной задней панелью, на которой располагались двойные круглые фонари (как у Corvette) и бампер с изгибом под номерной знак. Очень длинные двери обеспечивали лёгкий доступ к задним сиденьям. Стёкла на них были цельными, без вентиляционных форточек. Двухслойная крыша хорошо защищала в случае опрокидывания. В салоне Chevrolet Camaro получила вогнутую панель приборов с круглыми датчиками и ковшеобразные передние сиденья Strato с отдельными подголовниками и виниловой отделкой. За доплату можно было заказать более роскошную отделку из ткани и винила, пластиковые панели под дерево и центральную консоль с рычагом Hurst.

Конструкция платформы F-body с колёсной базой 108" (2743 мм) принципиально не изменилась: несущий кузов с передним подрамником, независимая передняя подвеска на поперечных рычагах неравной длины и пружинах со стабилизатором поперечной устойчивости, ведущий задний мост на полуэллиптических рессорах, дисковые передние и барабанные задние тормоза. Улучшения касались звукоизоляции, плавности хода и управляемости. Двигатели и трансмиссии в основном были перенесены с 1969 г. Базовая версия оснащалась 4.1-литровым рядным 6-цилиндровым мотором мощностью 155 л.с., 5-литровым V8 307 мощностью 200 л.с. или 5.7-литровым V8 350 мощностью 250 л.с. Для Camaro SS стандартным был 5.7-литровый V8 350 мощностью 300 л.с., а за доплату предлагался 6.6-литровый V8 402 мощностью 350 или 375 л.с. Коробок передач было четыре: 3-х или 4-ступенчатая механическая, 2-ступенчатая автоматическая Powerglide и 3-ступенчатая автоматическая Turbo Hydramatic.

Как и в первом поколении, для Chevrolet Camaro предлагалось два пакета опций: RS и SS. Camaro RS отличалась утопленной решёткой радиатора, окружённой гибким материалом Endura, разделённым на две части передним бампером и круглыми подфарниками рядом с фарами. В пакет SS кроме мощных двигателей (SS 350 или SS 396) входили спортивные зеркала в цвет кузова и соответствующие значки. Пакеты RS и SS можно было совместить в одном автомобиле, как и пакеты RS и Z28. Всего в 1970 г. было продано 124889 единиц Chevrolet Camaro, в том числе 12476 единиц Camaro RS, 12476 единиц Camaro SS и 8733 единицы Camaro Z28. 

В 1970 г. правилами гонок Trans-Am было разрешено изменять объём двигателей, поэтому на Chevrolet Camaro Z28 был установлен 5.7-литровый мотор V8 350 в версии LT1 мощностью 360 л.с., позаимствованный у Corvette. Он имел алюминиевые поршни, увеличенные клапаны, механические толкатели, специальный распредвал и 4-камерный карбюратор Holley 750 cfm. В пакет Z28 стоимостью $573 также входили передний и задний спойлеры, более жёсткая подвеска, гоночные полосы, диски Magnum и шины Polyglas F60 x 15", а 4-ступенчатая механическая коробка передач с рычагом Hurst ($206) и самоблокирующийся дифференциал Positraction с отношением 3.73:1 ($44) были обязательными опциями. За доплату предлагались 3-ступенчатая автоматическая коробка передач TMH-400 и пакет RS ($169). 

7.4-литровый двигатель V8 454 никогда не был доступен на серийной Chevrolet Camaro, но некоторые дилеры устанавливали его по специальному заказу и продавали такие машины без заводской гарантии. Фирма Baldwin-Motion из Лонг-Айленда (Нью-Йорк) делала это лучше всех. С 1967 по 1971 гг. она продала не менее 500 модифицированных Camaro, обозначенных как Baldwin-Motion Phase III. Те из них, которые относились ко второму поколению Camaro, строились на базе стандартного автомобиля с мотором L78. Они оснащались доработанной версией двигателя V8 454 LS6 с алюминиевым впускным коллектором и 4-камерным карбюратором Holley 850 cfm, мощностью порядка 550 л.с. Кроме него, в комплект Phase III входили 4-ступенчатая механическая или 3-ступенчатая автоматическая коробка передач, самоблокирующийся дифференциал Positraction, передние дисковые тормоза, усиленная подвеска, шины Mickey Thompson L60 x 15" и капот из стекловолокна с большой выпуклостью. С этим оборудованием стоимость машины составляла $5000, но можно было заказать и дополнительные аксессуары: передний и задний спойлеры, боковые выхлопные трубы, деревянный руль, рычаг Hurst и т.д. 

Chevrolet Camaro 1970-1973 гг. появилась в неблагоприятное для неё время, когда продажи "пони-каров" резко сократились из-за повышения страховых взносов и введения жёстких норм выбросов выхлопных газов. В 1971 г. правительство обязало корпорацию GM снизить степень сжатия всех двигателей для перехода на неэтилированный бензин. В результате валовые показатели мощности моторов Chevrolet Camaro составили 145 л.с. для базового 6-цилиндрового, 200 л.с. для V8 307, 245 или 270 л.с. для V8 350 и 300 л.с. для V8 402. Ещё сильнее разница в производительности ощущалась после перехода на новую систему измерений SAE net, хотя на динамике это не отразилось. В 1972 г. 4.1-литровый рядный 6-цилиндровый двигатель развивал уже 110 л.с., 5-литровый V8 307 - 130 л.с., 5.7-литровый V8 350 - 165 или 200 л.с., а 6.6-литровый V8 402 - 240 л.с. Что касается высокопроизводительного мотора V8 350 LT1, используемого на Camaro Z28, то в 1971 г. его мощность составляла 330 л.с. (брутто), а в 1972 г. - 255 л.с. (нетто). В других отношениях Camaro оставалась без изменений, если не принимать в расчёт установку сидений с интегрированными подголовниками от малолитражки Vega (1971) и введение решётки радиатора с увеличенными клетками (1972).

В 1971 г. продажи Chevrolet Camaro снизились до 114630 единиц, а в 1972 г. упали до 68656 единиц. Для модификации Z28 соответствующие показатели составили 4862 единицы и 2575 единиц. Отчасти такие низкие цифры объяснялись общекорпоративной забастовкой в сентябре 1970 г. и длительной забастовкой рабочих завода в Норвуде в 1972 г. Руководство Chevrolet всерьёз задумалось о снятии с производства моделей Chevrolet Camaro и Pontiac Firebird, но в компании нашлись люди, которые верили в будущий успех этих автомобилей.

В 1973 г. базовая Chevrolet Camaro получила увеличенный передний бампер, выдерживающий удар на скорости 8 км/ч. В пакете RS его заменяло пластиковое обрамление решётки радиатора. Модификация SS больше не выпускалась, как и большеблочный двигатель V8 402. Вместо этого был предложен пакет улучшенной отделки LT, совместимый с пакетами RS и Z28. За $396 в него входили усилитель руля с переменным отношением, спортивные зеркала, скрытые стеклоочистители, диски Rally, панель приборов из шпона с полным набором датчиков и улучшенная звукоизоляция. Мощность двигателей в этом году снова снизилась: 4.1-литрового 6-цилиндрового - до 100 л.с., 5-литрового V8 307 - до 115 л.с., а 5.7-литрового V8 350 - до 145 или 175 л.с. в зависимости от карбюратора. В версии Camaro Z28 мотор LT1 был оснащён гидрокомпенсаторами клапанов и теперь развивал 245 л.с., а в списке опций появился кондиционер. Продажи Chevrolet Camaro выросли до 96751 единицы.