在前两次计划目标未能实现的情况下,党和国家并未放弃建设第二汽车制造厂的设想。1964年,主席提出三线建设的意见时,又提到建设第二汽车制造厂的项目。1965年9月,随着川汉铁路线修建计划的变更,二汽选址的重点由湘南转至楚北西北部地区。原中国汽车工业公司于1965年12月21日发出《关于成立第二汽车制造厂筹备处的通知》。筹备处成立后,各项筹备工作全面铺开,进展迅速。无论是工厂建设的指导思想、组织准备、产品、工艺、设备、材料的准备,还是建厂纲领和建厂方针的制定,都卓有成效地展开。
1969年初,在楚北省的sy市召开了二汽建设现场会议,成立了第二汽车制造厂建设总指挥部。下半年,十万建设大军陆续进入十堰基地,9月28日,第二汽车制造厂大规模施工建设正式拉开序幕。