Уже в конце шестидесятых годов Минавтопром СССР без особой огласки начинает сотрудничать с британской компанией Girling – мировым лидером по разработке и производству тормозных систем, и приобретает у англичан ряд лицензий. На автомобилях «Москвич–408» появляется гидровакуумный усилитель тормозов. На последующих моделях — вакуумный усилитель разработки той же фирмы.
К середине семидесятых годов тормоза Москвичей наконец сравнялись по эффективности с жигулевскими. Ведь на появившемся в 1976 году АЗЛК–2140 установили передние дисковые тормоза опять же фирмы Girling, а привод стал двухконтурным.Работая над новой моделью Волги, горьковские конструкторы много внимания уделили тормозам. Именно поэтому по конструкции тормозная система ГАЗ–3102 кардинально отличалась от прежней. В приводе вместо гидровакуумного усилителя появился более простой и эффективный – вакуумный (опять же разработки Girling). Он позволял сохранить работоспособность тормозов даже при частичной потере герметичности.
Изначально конструкция передних дисковых тормозов «ноль второй» Волги была разработана всё той же фирмой Girling еще для Москвича, причем она заметно отличалась от «жигулёвской». Ведь её суппорты были четырехпоршневыми, а контур малых поршней был объединён с задними тормозами (!), благодаря чему система оставалась работоспособной при потере герметичности любого из контуров. Тормоза подобной конструкции применялись на спортивных моделях Jaguar и обеспечивали высокую эффективность торможения практически с любой скорости.
При этом на ранних версиях новой Волги конструкторы попробовали применить детали передних дисковых тормозов от АЗЛК–2140, но они оказались слишком недолговечными для более тяжелой машины.
Много хлопот доставили сами тормозные диски. Поставщик из города Кинешма не сразу смог обеспечить требуемое качество пары «ступица–диск», что вынудило заводчан оснащать некоторые «ноль вторые» первых двух лет выпуска барабанными тормозами. Вдобавок оказалось, что невентилируемые тормозные диски на не самой лёгкой машине при торможении с высоких скоростей быстро перегревались, из–за чего эффективность замедления резко снижалась. Поэтому с 1984 года на новую модель стали устанавливать вентилируемые тормозные диски и более эффективный главный цилиндр. Кроме того, в дальнейшем была изменена схема подключения тормозных магистралей.