Главный тормозной цилиндр состоит из чугунного корпуса, отлитого совместно с резервуаром для тормозной жидкости, поршня с отверстиями, прикрытыми звездообразным пластинчатым клапаном, манжеты, нагнетательного и обратного клапанов, возвратной пружины поршня и пружины нагнетательного клапана. Пружина одним концом плотно прижимает к поршню резиновую манжету, а другим концом через манжету прижимает к седлу обратный клапан, в тарелке которого вмонтирован нагнетательный клапан с слабой пружиной. Корпус тормозного цилиндра сообщается с резервуаром двумя отверстиями: малым — компенсационным и большим — перепускным. При нажатии на педаль тормоза толкатель перемещает поршень с манжетой, которые открывают перепускное отверстие Б, перекрывают компенсационное отверстие В и создают повышенное давление в цилиндре. Под действием давления нагнетательный клапан открывается, и давление томозной жидкости передается в тормозную систему к колесным тормозным цилиндрам, обеспечивая затормаживание колес. При отпущенной педали тормоза пружина перемещает поршень в обратную сторону и в результате более высокого давления в системе гидропривода по сравнению с давлением в главном тормозном цилиндре открывается обратный клапан. Через открытый обратный клапан тормозная жидкость перетекает обратно в главный тормозной цилиндр, обеспечивая уменьшение давления в тормозной системе и растормаживание колес.

Колесный тормозной цилиндр установлен на опорном диске и состоит из корпуса, внутри которого размещены два поршня с прижатыми к ним пружиной уплотнительными манжетами, и толкателей, передающих усилие от поршней на тормозные колодки. Для предохранения колесных цилиндров от загрязнения они закрыты с обеих сторон резиновыми защитными колпаками. Тормозная жидкость в колесные цилиндры поступает по трубопроводу через штуцера. Для удаления воздуха из тормозной системы в колесных цилиндрах имеются отверстия, закрытые перепускными клапанами с резиновыми колпачками.

Гидровакуумный усилитель рабочего тормоза автомобиля ГАЗ-53-12 состоит из вакуумной камеры, гидроцилиндра усилителя и клапана управления.

Запорный клапан предназначен для отключения вакуумной камеры от впускного трубопровода двигателя при его остановке сохранения разрежения в вакуумной камере, что позволяет осуществить 2—3 торможения с усилением при неработающем двигателе.

При отпущенной педали тормоза поршень управляющего клапана находится в нижнем положении, когда вакуумный клапан открыт, а воздушный закрыт. При этом разрежение от впускного трубопровода двигателя создается в обеих полостях А и Б вакуумной камеры, и диафрагма с толкателем под действием пружины занимают левое крайнее положение. Шариковый клапан поршня гидроцилиндра удерживается выступом толкателя в открытом положении.

При нажатии на педаль тормоза с небольшим усилием поршни гидроусилителя и клапаны управления остаются неподвижными, и тормозная жидкость через открытый шариковый клапан передает давление на колесные тормозные цилиндры, осуществляя торможение без усиления. При увеличении усилия на педаль тормоза под действием давления поршень клапана управления перемещается вверх, закрывая вакуумный и открывая воздушный клапаны. При этом в полости Б сохраняется пониженное давление, а в полость А начинает поступать воздух, перемещая диафрагму с толкателем. В результате толкатель переместит поршень гидроцилиндра, что обеспечит повышение давления тормозной жидкости, подаваемой к колесным тормозным цилиндрам, а следовательно, и увеличение усилия, передаваемого колесными цилиндрами на тормозные колодки.

При отпускании педали тормоза детали гидровакуумного усилителя возвратятся в исходное положение, и давление в тормозном приводе снизится.

Тормозной механизм колес автомобиля ГАЗ-53-12 состоит из двух колодок с фрикционными накладками, укрепленными на опорном диске при помощи опорных пальцев с эксцентриковыми шайбами и направляющими скобами. При торможении поршни колесного тормозного цилиндра разводят колодки в разные стороны и прижимают фрикционные накладки к барабану колеса, замедляя его вращение и обеспечивая торможение автомобиля. Стяжная пружина возвращает колодки в исходное положение после окончания торможения.

Тормозная жидкость в системе гидравлического привода тормозов подается от главного тормозного цилиндра к колесным цилиндрам по металлическим трубкам и гибким шлангам с резьбовыми наконечниками (штуцерами).

Стояночный тормоз автомобиля ГАЗ-53-12 — центральный (трансмиссионный), имеет барабанный тормозной механизм, расположенный на ведомом валу коробки передач с механическим приводом при помощи установленного в кабине рычага. Принцип действия стояночного тормоза заключается в том, что при перемещении рычага 3 тормоза разжимное устройство прижимает колодки к барабану и затормаживает механизмы трансмиссии, а следовательно, и ведущие колеса автомобиля.

Внутри тормозного барабана на опорном диске находятся две колодки, верхней опорой которых служит разжимное устройство, состоящее из толкателей со скосами и разжимного стержня с двумя шариками. Нижняя опора образована двумя опорными стержнями, между которыми находится конус, положение которого фиксируется регулировочным винтом. К своим опорам колодки прижимаются пружинами.

При переводе рычага тормоза в рабочее положение соединенная с ним тяга поворачивает вокруг оси приводной рычаг. При этом усилие от рычага передается через разжимной стержень на шарики, которые, скользя по скосам толкателей, прижимают к тормозному барабану тормозные колодки.