Kiedy Fiat stworzył model 509 A dla mas, zaprojektował również szybszą wersję dla tych, którzy szukali sportowego, ale wciąż przystępnego pojazdu, coś w stylu hot-hatch z lat 20.
Włoski producent samochodów był już znany z produkcji sportowych pojazdów. Dodatkowo jego dział inżynieryjny był bardzo efektywny i opracował 12-woltowy system elektryczny dla modelu 509. Jednak zarząd Fiata wiedział, że najlepszą reklamą w tamtych czasach były sporty motorowe, więc stworzył model 509 S. Choć ta wersja korzystała z tej samej ramy i podzespołów co jego „brat” 509 A, została ulepszona, aby zapewnić lepsze czasy przyspieszenia i wyższą prędkość. I mimo tych wszystkich usprawnień, jej cena była zbliżona do wersji bez „S”.
W czasach, gdy większość producentów dostarczała swoje produkty jako podwozia, które klienci musieli kończyć u karoserów, Fiat postanowił wykonać nadwozie we własnym zakresie, aby obniżyć cenę gotowego pojazdu. W rezultacie model 509 S miał taki sam przód jak 509 A. Posiadał płaski chłodnicę z przodu otoczoną mosiężnym wykończeniem oraz V-kształtny wierzch. Łukowate przednie błotniki podtrzymywały elektryczne reflektory, które były wciąż nowością na rynku. Niżej, pod podwoziem, producent zainstalował półeliptyczne sprężyny, które wystawały z przodu samochodu.
Łatwo rozpoznać model 509 S z boku dzięki specyficznemu nadwoziu z dwoma drzwiami i otwartym dachem. Fiat zainstalował płaską, pionową przednią szybę i dodał parę elektrycznych wycieraczek na górze. Kanwasowy dach mógł być złożony za małą kabiną, która mieściła tylko dwóch pasażerów. Ponieważ rozstaw osi był krótki, producent nie mógł umieścić zapasowych kół po bokach obok komory silnika. W związku z tym umieścił je z tyłu, za bagażnikiem. Choć nie było to najlepsze rozwiązanie w tamtych czasach, ponieważ utrudniało dostęp do bagażnika, nadal działało w większości przypadków.
Prosta kabina auta miała płaską deskę rozdzielczą, na której Fiat umieścił kilka wskaźników i zegarów na środku oraz przed pasażerem z boku. Jednocześnie kierowca miał do dyspozycji dużą, czteroramienną kierownicę. Ze względu na otwartą konstrukcję nadwozia, producent zainstalował skórzaną tapicerkę na siedzeniach i drzwiach. Dach z płótna nie był najbardziej aerodynamicznie poprawnym rozwiązaniem. Mimo to przynajmniej mógł chronić pasażerów modelu 509 S przed opadami z góry. Klienci mogli także wybrać opcjonalne, demontowalne boczne okna.