В процессе первой модернизации 1970 года, после которой к обозначению всех автомобилей семейства МАЗ-500 добавилась «А», 516-й получил усовершенствованную переднюю подвеску, электрооборудование, тормозные камеры и более комфортабельную кабину с новой облицовкой радиатора. Колёсная база между первым и вторым мостами увеличилась до 3950 мм (+100), а ресурс автомобилей – со 100 тыс. до 320 тыс. км. На смену ЯМЗ-236 пришёл более мощный ЯМЗ-236Н (220 л.с.), а на втором этапе модернизации (июнь 1973 г.) на грузовик установили 240-сильный 8-цилиндрововый дизель ЯМЗ-238 (14,86 л) в паре с прежней 5-ступенчатой КП производства ярославского объединения «Автодизель» и более надёжную двухконтурную тормозную систему. В обозначении всех моделей 500-го семейства вместо «А» появилась «Б». МАЗ-516Б имел увеличенную до 14,5 т грузоподъёмность и снаряжённую массу более девяти тонн. Однако существенный прирост мощности не повлиял на быстроходность 516-го – всё те же максимальные 85 км/час, но при этом трёхосник, как магистральный тягач, уже мог работать с прицепами МАЗ-886Б и МАЗ-8926 (допустимая масса – 12 т). Для более высокого (8-10 тыс. часов) моторесурса и увеличения пробега до первого капитального ремонта (250 тыс. км) ЯМЗ повысил надёжность и долговечность своих моторов: усиленный блок цилиндров, прокладки головок из плетёного асбополотна, коленчатые валы с коренными и шатунными шейками увеличенного диаметра, усиленный картер маховика. В 1977-м вместе со всеми грузовиками серии 500 (базовым стал МАЗ-5335) 516-й получил новую кабину с фарами, перенесёнными с передка кабины на бампер – требование нового стандарта размещения световых приборов. Но даже после финальной модернизации белорусский трёхосник уступал своим европейским «одноклассникам» с более мощными и экономичными двигателями, высокими эксплуатационными характеристиками и кабинами с улучшенной эргономикой. Преемник МАЗ-516 появился лишь в середине 1990-х годов, и, в отличие от своего предшественника, разработанного на старте восьмой пятилетки и снятого с производства в начале одиннадцатой (1981-1985), МАЗ-6301, комплектовавшийся двигателями ЯМЗ-650, а также Mercedes-Benz и MAN, мог работать в составе магистрального автопоезда полной массой 44 тонны.