В 1964 г., после четырёхлетнего отсутствия на рынке, Chevrolet El Camino возродилась на новой среднеразмерной платформе A-body с колёсной базой 115" (2921 мм). Как и в случае с полноразмерной моделью 1959-1960 гг., это был наполовину легковой автомобиль, наполовину пикап с металлической грузовой платформой. В сравнении с грузовиками серии C10 его грузоподъёмность была небольшой, потому что в основе Chevrolet El Camino лежала стандартная рама от Chevrolet Chevelle с ведущим мостом на винтовых пружинах. Дизайн передней части, обновлявшийся ежегодно, у El Camino и Chevelle был одинаковым. Сзади El Camino выглядела несколько иначе, потому что наличие откидного борта определяло вертикальную форму задних фонарей. В салоне базовая Chevrolet El Camino имела самую простую отделку с резиновым полом, как у серии Chevelle 300, а El Camino Custom отличалась ковровым покрытием и более комфортабельным диваном с тканево-виниловой обивкой. За дополнительную плату можно было заказать отдельные ковшеобразные сиденья Strato и напольную консоль с рычагом КПП.

Chevrolet El Camino 1964 г. оснащалась всеми двигателями, которые были доступны для Chevelle: 3.2-литровым рядным 6-цилиндровым мощностью 120 л.с., 3.8-литровым 6-цилиндровым мощностью 155 л.с. и 4.6-литровым V8 283 мощностью 195 или 220 л.с. К концу года к ним присоединился 5.4-литровый V8 327 мощностью 250 или 300 л.с., а в 1965 г. появилась его высокопроизводительная версия L79 мощностью 350 л.с. С 1966 г. на пикап можно было установить даже большеблочный 6.5-литровый мотор V8 396 мощностью 325, 360 или 375 л.с. Пакета SS (Super Sport) для El Camino ещё не предусматривалось, но многим владельцам моделей 1966 и 1967 гг. не составило труда раздобыть соответствующие значки. Модификации с меньшими моторами комплектовались 3-ступенчатой механической или 2-ступенчатой автоматической коробкой передач, а большие V8 обычно заказывали с 4-ступенчатой механической коробкой передач. В 1967 г. в список опций вошли передние дисковые тормоза и 3-ступенчатая автоматическая трансмиссия Turbo Hydramatic.

В 1968 г. Chevrolet El Camino получила новый кузов с наклонными стойками крыши, на платформе A-body с удлинённой до 116" (2946 мм) колёсной базой, как у седанов и универсалов Chevelle. Внешняя и внутренняя отделка El Camino теперь соответствовала серии Chevelle Malibu. Базовая El Camino оснащалась 3.8-литровым 6-цилиндровым двигателем мощностью 140 л.с., 4.1-литровым 6-цилиндровым мощностью 155 л.с., 5-литровым V8 307 мощностью 200 л.с. и 5.4-литровым V8 327 мощностью 275 или 325 л.с. Высокопроизводительная версия El Camino SS предлагалась с 6.5-литровым мотором V8 Turbo-Jet 396 мощностью 325, 350 или 375 л.с. в паре с 4-ступенчатой механической или 3-ступенчатой автоматической коробкой передач. Как и в линейке Chevelle, модификация SS отличалась спортивными колёсами и чёрной решёткой радиатора. За доплату её можно было оборудовать передними дисковыми тормозами, самоблокирующимся дифференциалом Positraction и ковшеобразными сиденьями, разделёнными консолью.

В 1969 г. 5.4-литровый двигатель V8 327 был заменён 5.7-литровым V8 350 мощностью 255 или 300 л.с. В 1970 г. то же самое произошло с 6.5-литровым V8 396, который уступил место 6.6-литровому V8 402 мощностью 330, 350 или 375 л.с. На El Camino SS в 1970 г. был установлен 7.4-литровый мотор V8 454 мощностью 360 или 450 л.с., превративший её в самый быстрый пикап, когда-либо произведенный в США. Пакет SS был доступен с теми же опциями, что и на модели Chevelle, включая двойные гоночные полосы, внешние защёлки капота и воздухозаборник у основания лобового стекла, открывавшийся при нажатии педали газа. После 1970 г. мощность силовых агрегатов снизилась в связи с переходом на неэтилированный бензин. В 1972 г. в пересчёте по методу SAE net она составила 110 л.с. для 4.1-литрового 6-цилиндрового двигателя, 130 л.с. для 5-литрового V8 307, 165 или 175 л.с. для 5.7-литрового V8 350, 240 л.с. для 6.6-литрового V8 402 и 270 л.с. для 7.4-литрового V8 454. Пакет SS в 1971-1972 гг. предлагался с любым опционным V8.

Продажи Chevrolet El Camino второго и третьего поколений были следующими: 32548 ед. в 1964 г., 34724 ед. в 1965 г., 35119 ед. в 1966 г., 34830 ед. в 1967 г., 41791 ед. в 1968 г., 48385 ед. в 1969 г., 47707 ед. в 1970 г., 41606 ед. в 1971 г. и 57147 ед. в 1972 г. Эти показатели приведены без учёта модели GMC Sprint - двойника El Camino, представленного в 1971 г.