În loc de tradițional "extinzându-se" frânele care acționează în direcții opuse pe un tambur rotund, sistemele de frână cu disc folosesc discuri cu plăcuțe de frână montate pe ambele părți. O asemănare ușor de observat este cu o frână de mână pe o bicicletă. Tampoanele comprimă janta roții bicicletei, încetinind mișcarea. Frânele cu disc auto folosesc același principiu, dar forța de frânare nu este aplicată roții, ci unui disc separat.
Discul sau rotorul este o singură unitate instalată chiar în interiorul roții. Discurile sunt solide și ventilate. Discurile ventilate au aripioare în jurul circumferinței dintre cele două suprafețe de frânare pentru a permite aerului să pătrundă, ceea ce le răcește și le face mai puțin susceptibile la descompunerea căldurii și la îmbătrânire. Discurile de frână sunt ușor afectate de murdărie și apă, deoarece toate sedimentele sunt aruncate prin acțiunea centrifugă a rotorului sau sunt curățate de plăcuțe. De asemenea, acțiunea egală de apăsare a celor două plăcuțe de frână asigură o oprire uniformă, sigură, în timp ce presiunea neuniformă a plăcuțelor roților din stânga și din dreapta poate provoca o tracțiune nedorită la frânare. Toate frânele cu disc sunt auto-reglabile.
Există trei tipuri principale de frâne cu disc. În design cu etrier fix
se folosesc două pistoane, montate pe ambele părți ale rotorului (pe fiecare parte a etrierului). Etrierul este montat rigid și nu se mișcă. Un astfel de sistem de frânare este foarte eficient, dar dimensiunea etrierului și suporturile sale se adaugă la greutatea și dimensiunea mașinii.
Structurile de alunecare și plutitoare sunt foarte asemănătoare. În ambele tipuri, un sabot de frână intră în contact cu rotorul sub acțiunea forței hidraulice. Etrierul, care nu este fixat rigid într-o anumită poziție, se mișcă oarecum și asigură contactul celeilalte plăcuțe cu rotorul. Există diferite moduri de a atașa etrierele plutitoare. Unele pivotează în jurul bazei sau superioare, altele alunecă de-a lungul șuruburilor de montare. Diverse cauze ale uzurii neuniforme ale frânelor pot fi cauzate de murdărie sau lipire în zonele de alunecare sau viraj.