Druhá generácia Corvetty v roku 1963 zaujala výnimočnosťou rovnako, ako radikálna prvá generácia 10 rokov pred ňou. Do očí bijúci dizajn upevnil postavenie americkej ikony, ale pre pretekárske oddelenie znamenala trápenie sa s úpravami.

Dizajn bol inšpirovaný krátko-plutvovým žralokom mako, ktorého miniatúru mal u seba v kancelárii Bill Mitchell, vedúci dizajnu pre GM. Prvé koncepty, ako štvor-miestne coupe XP-720 a dvoj-miestny cabriolet XP-755 pre neho navrhol Larry Shinoda. Tieto koncepty poskytli základ pre Corvettu C2, ktorá bola pomenovaná Sting Ray. S týmto smelým novátorským smerovaním Bill Mitchell spravil kroky, ktoré zapríčinili zdesenie v pretekárskom oddelení Chevroletu.

Keď Sting Ray v r1963 vypustili, rozdiel medzi cestnými a pretekárskymi autami narastal. Za záchrancu je považovaný Zora Arkus-Duntov. Pracoval na vylepšeniach za účelom zvýšenia dynamiky pri dizajne, ktorý pre pretekanie nebol práve ideálny. Duntov spravil čo mohol a vytvoril Corvette Z06. Zahŕňala pretekárske vylepšenia, ktoré boli dostatočné pre okamžité nasadenie na okruhy. Avšak úspechy dosiahla iba v niekoľkých prvých pretekoch, pretože zakrátko sa na scéne objavila účelovo postavená Shelby Cobra, ktorá ihneď začala všade víťaziť.

Delené zadné okno bol efektný, no mimoriadne nepraktický prvok dizajnu tohto supercar. Od roku 1964 majú Corvette C2 StingRay zadné okno celé.

Dizajn cestného auta ale zaznamenal ohromujúci úspech. Po prvýkrát Corvettu C2 ponúkli ako coupe a zahŕňala rozdelené zadné okno, ktoré zaujalo snáď každého. Tento dizajn sa žiaľ ukázal ako nepraktický, keďže obmedzoval výhľad dozadu. Neskôr v r1964 ho museli odstrániť.

Obidva modely coupe aj cabriolet mali rovnaké špecifikácie, ktoré zahŕňali laminátovú karosériu, uloženú na oceľovom podvozku s rebrinovou nosnou konštrukciou. Duntov-a úprava zadnej časti zahŕňala nezávislé pruženie s polo-osami a listovými pružinami, tento dizajn bol pôvodne vyvinutý v koncepte CERV I. Predné zavesenie bolo takmer bezo zmeny prevzaté z prvej generácie s použitím nerovnomerných A-ramien a štandardnou stabilizačnou tyčou. Brzdenie zabezpečovali 11 palcové bubny, ktoré v 1965 nahradili kotúčmi.

Takmer všetky detaily výbavy na Sting Ray-och boli voliteľné, niektoré z najlepších ako L88, Z06 a COPO427 sa neskôr stali preslávené pre svoju ojedinelosť a ohromný výkon. Keďže na výber bolo dostupné množstvo motorov, prevodoviek a diferenciálov, jednotlivé Corvetty mali veľmi rozdielne výkonnostné možnosti. Medzi menej obľúbené možnosti výbavy patrili kožený interiér, klimatizácia, hliníkové disky Kelsey-Hayes, a posilňovač bŕzd.

Ako všetky Corvetty od roku 1955, pohon zabezpečoval motor V8, ktorý s rokmi neustále narastal. 327-ka (5,3 l) bola ponúkaná v štyroch výkonnostných verziách. 480 dolárová verzia s mechanickým vstrekovaním paliva ponúkala 360 koní. Z prevodoviek bol na výber dvoj-stupňový automat Powerglide, troj-stupňový manuál, alebo na požiadavku štvor-stupňový manuál Borg Warner. Dokonca aj 360 koňová verzia bola v 1965 nahradená veľko-blokovým motorom 396 (6,5 l) Turbo Jet. Pochopiteľne následne bolo možné si zvoliť aj motor 427 (7 l), ktorý dosahoval v 1967 vo verzii L88 okolo 600 koní.

S výnimočným štýlom, brutálnym výkonom a dobre vybaveným interiérom Corvetta Sting Ray dosiahla okamžitý úspech. Základná cena pre cabriolet bola 4,037 dolárov a coupe stálo 4,257. Už prvé predaje boli obrovské a fabrika v St. Louis nestíhala pokrývať dopyt, produkcia už v roku 1963 presiahla 21 500 kusov. Z druhej generácie bolo spolu vyrobených takmer 118 000 kusov a vyrábali sa do roku 1967, kedy predstavili tretiu generáciu.