Był bezpośrednim następca modelu 404, ale oba w swojej ojczyźnie produkowane były równolegle przez dziesięć lat. Początkowo w pojeździe o długości 4,49 m montowano czterocylindrowy gaźnikowy silnik benzynowy o pojemności skokowej 1,8 l o mocy 60 kW (82 KM) oraz z mechanicznym wtryskiem paliwa Kugelfischer w mocniejszej o 11 kW wersji.
Auto miało tylny napęd z czterostopniową manualną przekładnią lub trzystopniowym automatem ZF. Z przodu zastosowano dzisiaj już powszechnie znane zawieszenie typu McPherson, a z tyłu wleczone ramiona.
Wkrótce po wprowadzeniu Peugeota 504 na rynek, dziennikarze przyznali mutytuł COTY 1969. Podczas marcowego salonu samochodowego w Genewie można było także zobaczyć kolejne wersje nadwozia - coupé i kabriolet, które otrzymały już silniki z wtryskiem paliwa.
Jednostki wysokoprężnej doczekaliśmy się w 1970 roku. Był to legendarny dzisiaj silnikIndénor o pojemności skokowej 2,1 litra, który w późniejszym okresie pojawił się także w innych modelach francuskiej marki. Korzystali z niego również inni producenci jak m.in. europejski Ford (Sierra), francuskie auta terenowe Cournil czy Wołga GAZ 21, która montowana była w Belgii. W ofercie były też wersje tego silnika o pojemności skokowej1948 i 2304 cm3.
W 1971 roku do oferty dołączono mocniejszy silnik benzynowy o pojemności skokowej 1971 cm3, a do sprzedaży trafiła wersja kombi, czyli pięciomiejscowy Break i siedmiomiejscowy Familiale oraz dostawczy Commerciale i pikap, który był dostępny w krajach Europy Zachodniej jeszcze w latach osiemdziesiątych.
Coupé i kabriolety otrzymały sześciocylindrowy widlasty silnik PRV 2,7 litra, którego produkcja we Francji skończyła się wraz z ostatnimi wariantami nadwozia.
We Francji powstało 3,3 mln egzemplarzy, ale Peugeot 504 produkowany był także znacznie dłużej w innych krajach. Przez trzydzieści lat (1969-1999) produkowano go w Argentynie, gdzie ostatnie modele miały zderzaki z tworzyw sztucznych i nowe wnętrze. Popularność zdobył także w Chile, a krótko produkowany był w Chinach. Ciekawostką jest fakt, że egzemplarze produkowane w Australii wyjeżdżały z fabryki głównego konkurenta…Renault! Swoją historię ma ten model a Afryce, a szczególnie w byłych francuskich koloniach, gdzie do dzisiaj cieszy się powodzeniem wśród taksówkarzy. W Kenii powstało 27 tys. egz. , a w Nigerii Peugeot 504 był montowany od 1968 roku do 2005 roku! W tym bowiem roku Peugeot zaprzestał już produkcji części zamiennych. Natomiast na oficjalnych stronach Peugeot Nigeria model ten był jeszcze dostępny do maja 2008 roku!
W Afryce model ten zdobył też sportową sławę. Ove Andersson z Arne Hertzem odnieśli pierwsze zwycięstwo w MŚ, gdy wygrali Rajd Safari 1975. Kolejne sukcesy to m.in. Rallye du Maroc 1975 i 1976, który najpierw wygrał Hannu Mikkola z Jeanem Todtem, a następnie Jean-Pierre Nicolas i Michel Gamet.
Pierwsze miejsce w Rajdzie Safari ten sam kierowca powtórzył z pilotem Jean-Claudem Lefebvrem w 1978 roku, gdy jechał szesciocylindrowym coupé. Wyjątkowo trudny Rajd Bandama na Wybrzeżu Kości Słoniowej samochody te wygrały aż czterokrotnie i zajmowały pięć pierwszych miejsc w klasyfikacji. Po raz ostatni w 1978 roku wygrała załoga Nicolas / Gamet, jadąca 504 C6 V6 Coupé. Karierę w tym samochodzie rozpoczynał także późniejszy trzykrotny zwycięzca Rajdu Dakar Pierre Lartigue.
Sukcesy sportowe miały duży wpływ na zwiększenie popularności tego modelu na całym świecie.
Jego następca, model 505 został zaprezentowany w 1979 roku, ale już takich sportowych sukcesów nie odniósł. Natomiast ani coupé, ani też kabriolet nigdy nie trafiły do produkcji seryjnej, pozostając tylko w sferze prototypów.
W Polsce Peugeot 504 stał się samochodem marzeń za czasów Edwarda Gierka, który był miłośnikiem francuskiej motoryzacji. Korzystając ze swoich wielkich możliwości, sprowadził pewną serię tych samochodów, które przez wiele lat służyły ekipie rządowej. Uznawane były za wyjątkowo komfortowe i wygodne.