Premier haut de gamme Peugeot depuis les années trente, la 604 consacre en 1975 le retour du constructeur sur le créneau des six cylindres après quarante ans d’absence. Hélas, lancée peu après le premier choc pétrolier, la voiture se trouve confrontée à un contexte des plus difficiles.

La Peugeot 604 est dévoilée au salon de Genève 1975, dont elle constitue l’une des vedettes. Sa présentation va de pair avec la Renault 30 avec laquelle elle partage le moteur V6 PRV. Elle sera commercialisée à l’automne. Grande berline de luxe, longue de 4,72 mètres, la Peugeot 604 jouit d’une ligne sobre et très réussie, qui n’est pas sans évoquer le design classique de la Mercedes Classe S. Aucun dérivé ne sera proposé au cours de sa carrière, elle n’existera donc qu’en modèle unique de berline, baptisée SL à son lancement.

Sous le capot prend place le V6 PRV de 2664 cm3 monté un an plus tôt sur les coupé et cabriolet 504. Doté d’un arbre à cames en tête (par rangée de cylindres) et alimenté par deux carburateurs, il développe 136 ch DIN à 5750 tr/mn. La voiture roule à 180 km/h. Très décrié, ce moteur ne fait pas de miracle. Peu brillant, il est aussi très gourmand, sa consommation atteint même des niveaux dissuasifs (de 14 à 17 litres aux 100 km). Il est accouplé à une boîte de vitesses à quatre rapports ou, en option, à une transmission automatique General Motors fabriquée à Strasbourg. La Peugeot 604 bénéficie d’une suspension moderne à quatre roues indépendantes et de quatre freins à disques assistés, ventilés à l’avant.

Pour calmer l'appétit du V6, Peugeot le dote à partir de septembre 1977 de l'injection, technique à laquelle Sochaux a montré sa fidélité depuis longtemps. Grâce au système Bosch K-Jetronic, la puissance passe à 144 ch DIN et la consommation retrouve des moyennes plus décentes, entre 11 et 15 litres aux 100 kilomètres. Cette mécanique équipe la Peugeot 604 TI, qui gagne cinq km/h en pointe. Modèle haut de gamme, la voiture bénéficie en série d’une boîte de vitesses à cinq rapports (ou automatique en option). Sa finition plus poussée intègre des équipements optionnels sur la SL : glaces teintées, lève-vitres électriques à l’arrière, condamnation centralisée, etc. En juillet 1980, la version STI jouira d’une finition supérieure. Elle sera reconnaissable extérieurement à ses roues en alliage léger.

Toujours à des fins d’économie, Peugeot offre en 1979 une 604 diesel, la 604 D Turbo. Première berline turbo diesel en Europe, un an avant la Mercedes 300 TD Turbodiesel, la voiture reçoit un quatre cylindres de 2,3 litres suralimenté par un turbo américain Garrett. Avec 80 ch, elle est créditée d’une vitesse comprise entre 144 km/h et 157 km/h selon le mode de transmission choisi, boîte à quatre, cinq vitesses ou automatique.

En 1981, la boîte mécanique à quatre vitesses est abandonnée et une transmission automatique ZF est montée en lieu et place de la boîte GM. Trois ans plus tard, le V6 PRV passe à 2,8 litres et 155 ch, propulsant la Peugeot 604 GTI à 190 km/h. Côté diesel, la puissance évolue également avec la nouvelle GTD, qui partage avec la 505 le XD3 de 2,5 litres et 95 ch (165 km/h).