Em 2003 (linha 2004), estreou no mercado a 2ª reestilização. Mais profunda que a anterior, a reforma rejuvenesceu o Palio com faróis maiores, lanternas com novo formato e interior inteiramente remodelado - trabalho mais uma vez tocado por Giugiaro. 

Era lançado com motorizações apenas flex, nas versões EX (1.0 8V de 65/66 cv), ELX (1.0 e 1.3, 70/71 cv) e HLX 1.8 8V (113 e 115 cv). Manteve a versão Fire 1.0, com carroceria anterior e interior de 1996. 

Em 2005, houve a substituição do motor 1.3 8V pelo 1.4 8V, de 80/81 cv. Em 2006, estreava o Palio 1.8 R, com o motor GM, e a versão ELX 30 anos, comemorando os 30 anos de Fiat no país.

Em 2007, o fim do Palio EX 1.0 e do HLX 1.8. A versão Fire ganha a nova carroceria, mas mantinha o interior da anterior.