Панель приборов была выполнена из термопластика и не только выглядела гораздо современнее металлической панели ГАЗ-24, но и была проще в изготовлении. Органы управления указателями поворота, фарами, стеклоочистителями и омывателями лобового стекла размещались на рулевой колонке, а на центральной консоли располагалось управление системой обогрева и вентиляции салона. Справа под приборной панелью скрывался огнетушитель, входивший в комплект стандартного оборудования.
Заднее стекло имело свой обогрев, то есть видимость сзади теперь не зависела от эффективности обдува, не всегда успешно справлявшегося с обледенением и запотеванием. Что касается механики, то на передних колесах стояли дисковые тормоза, каждая тормозная скоба с двумя большими и двумя маленькими поршнями.
Машины оснащались гидравлическими тормозами с раздельным диагональным приводом на передние и задние колеса и более мощными усилителями. Барабанные тормоза задних колес имели регулятор давления, препятствовавший блокировке колес при интенсивном торможении.
Радиальные шины 205/70 R14 монтировались на диски, снабженные стильными колпаками.
Сердцем автомобиля был более мощный 105-сильный 8-клапанный мотор ЗМЗ-402.10, который представлял собой дальнейшее развитие стоявшего ранее двигателя объемом 2445 см/3. Автомобиль развивал скорость до 150 км/ч. Впервые в практике советского автомобилестроения двигатель массового легкового автомобиля имел форкамеру и электронное зажигание. Работа над этой технологией шла с конца 60-х годов.
В целом ГАЗ-3102 подвергся ряду существенных улучшений, хотя некоторые его элементы остались прежними: передняя подвеска по-прежнему нуждалась в смазывании с помощью шприца через каждые 5000 километров, все таким же нелепым было расположение рулевой колонки, замок зажигания был спрятан под рулевой колонкой, высокие водители упирались головой в крышу. С другой стороны, неизменной осталась и почти мистическая способность «Волги» обеспечивать комфортную езду по советским дорогам, а при условии должного ухода машина подтверждала свою репутацию очень надежной.
Завод выпускал несколько моделей с двух-роторным двигателем ВАЗ-411-01, которым оснащался ВАЗ-21079.
Появившийся в 1985 г. ГАЗ-31028 имел двигатель мощностью 140 л. с, эквивалентный 2,6-литровому поршневому.
Ходили слухи о наличии модели с трехроторным двигателем ВАЗ-431 мощностью 210 л. с, однако официального подтверждения этому нет. Существовала также экспериментальная версия с модульным двигателем — два совмещенных од-нороторных двигателя с возможностью отключения одного из них. Такой автомобиль был создан в НАМИ, а сама концепция — рабочий объем по требованию — использовалась в 80-х годах и «General Motors», разработавшей для автомобилей Cadillac двигатель V8-6-4.
