В ноябре 1953 года конструктор Александр Невзоров и дизайнер Лев Еремеев только начали работу над новым автомобилем, а уже в следующем году были собраны его первые опытные образцы. Они оснащались экспериментальным верхнеклапанным двигателем с полусферической камерой сгорания и цепным приводом распредвала (он проявил себя не ахти как и в серийное производство не пошел). Для нового автомобиля были разработаны две коробки передач – автоматическая и механическая. Обе были трехступенчатыми. Главная передача сначала была не гипоидной, как на моделях, выпущенных после 1957-го года, а конусной. У автомобиля была независимая передняя подвеска с рычажными гидравлическими амортизаторами. Задняя, обычное дело, независимая на продольных полуэллиптических рессорах. Шины 6,70-15. С капота автомобиля взмывал хромированный олень. От него по центру капота к лобовому стеклу шел широкий молдинг. Облицовка радиатора с 10 вертикальными отверстиями. Задние фонари включали в себя габаритные огни, тормозные и указатели поворота – три в одном красном рассеивателе и фонарь заднего хода в стальном хромированном окладе.

3 мая 1955 года начались государственные испытания трех образцов "Волги" – двух с автоматической трансмиссией и одного с механической. Частью испытаний был пробег Москва – Крым и обратно. Журнал "Огонек" в июле писал: "В нескольких десятках километров от Симферополя, на территории совхоза "Путь к коммунизму", в густой чаще кустарников лежит глинистый заброшенный проселок. Неестественным казалось видеть красивый, рожденный для больших скоростей автомобиль барахтающимся в глубоких колеях хлипкой грязи. Разбрасывая столбы воды, он перескакивает заплывшие канавы, выкарабкивается из засасывающего песка. "Волга" должна пройти там, где проходила "Победа", и испытания показали, что она даже превосходит свою предшественницу по проходимости".

Собственный двигатель автомобиль получил только в 1957 году. Это был верхнеклапанный мотор. В 1962 году "Волга" становится автомобилем 60-х. Для этого было достаточно косметических изменений. Сам кузов остался прежним. Но его силуэт утратил тяжеловесность предыдущих модификаций. С бамперов исчезли клыки. Сами бамперы стали более изящными. Хромом теперь покрывали только верхнюю их часть, а нижнюю, фартук, красили в цвет кузова. Передний бампер в плане приобрел клиновидность. В облицовке радиатора вместо 16 широких отверстий появилось 36 узких. На шоферском сленге она называлась "китовый ус". С облицовкой были интегрированы новые габаритные фонари, заходящие на боковину крыла. Задние фонари лишились стального оклада, их вместе с катафотом стали отливать из пластмассы. Новый фонарь освещения номерного знака на багажнике приобрел форму парящей чайки. На капот больше не устанавливали продольный молдинг и фигурку оленя, который был причиной серьезных травм при наездах на пешеходов, но чаще сам становился жертвой вандализма. Новая эмблема на капоте была позаимствована у "Чайки". С той лишь разницей, что ее хромированный оклад имел два горизонтальных крылышка. Помпезность прошлых лет сменилась на легкость и стремительность. Автомобиль визуально стал восприниматься как совершенно новый.

Изменениям подверглась и передняя подвеска – вместо рычажных амортизаторов (победовская схема) стали устанавливать телескопические. Подвеска стала жестче. Тканевая обивка потолка была заменена на моющуюся – из искусственной кожи. Базовая модель получила обозначение 21Л – именно такую угонит Деточкин у Димы Семицветова. В том же 1962 году модельный ряд пополнился 5-местным универсалом ГАЗ-22 с разделенной по горизонтали задней дверью. При сложенном заднем диване автомобиль мог перевозить крупногабаритные грузы массой 400 кг. На его базе выпускалась карета скорой помощи – ГАЗ-22Б.

В 1965 году Эльдар Рязанов снимает "Берегись автомобиля". А в это же время Горьковский завод осуществил последнюю модернизацию 21 модели. В автомобиле были усилены лонжероны, установлены более эффективные отопитель и стеклоочистители. Ступицы передних колес стали оснащаться роликовыми подшипниками взамен шариковых. Базовая модель с 75-сильным двигателем получила индекс 21Р, такси – 21Т, универсал – 22В, скорая – 22Д. Топ-моделями стали 21УС и 21С. Цена самой дорогой экспортной модификации 21С (85 л.с.) равнялась в 1965 году 6455 руб. Автомобиль с двухцветным кузовом стоил аж на 270 рублей дороже.

Последняя "Волга" сошла с конвейера 15 июля 1970 года. Этот автомобиль модификации 21УС с номером кузова 334312, окрашенный в антрацитовый цвет, занял место в экспозиции заводского музея. Всего с 1956 по 1970 годы было выпущено 638875 автомобилей ГАЗ-21 и ГАЗ-22.