Do prac nad konstrukcją Wołgi przystąpiono w listopadzie 1953 roku, pod kierownictwem głównego konstruktora Aleksandra Michajłowicza Niewzorowa. Nad kształtem i wyglądem samochodu pracował Lew Jeremiejew. Już w 1954 roku zaczęto budowę prototypów. Były one wyposażone w górnozaworowy silnik, z półsferycznymi komorami spalania i wałkiem rozrządu napędzanym łańcuchem. Silnik ten nigdy nie wszedł do seryjnej produkcji. Dla nowego samochodu opracowano dwie skrzynki biegów: automatyczną i mechaniczną. Obydwie były trzybiegowe. Przekładnia główna była początkowo stożkowa, a dopiero 1957 zastosowano przekładnię hipoidalną. Przednie zawieszenie niezależne, z ramieniowymi amortyzatorami hydraulicznymi. W tylnym zawieszeniu zastosowano most, półeliptyczne resory i amortyzatory ramieniowe. Opony o rozmiarze 6,70-15. Z pokrywy silnika unosił się chromowany jeleń. Od niego, wzdłuż maski, w kierunku przedniej szyby biegła szeroka, chromowana listwa. Atrapa chłodnicy zbudowana w formie 10 szerokich, podłużnych szczelin. Tylne lampy zawierały światła pozycyjne, stopu i kierunkowskazów (wszystkie koloru czerwonego) i w oddzielnej sekcji światła cofania. W standardzie były montowane trzyzakresowe, lampowe odbiorniki radiowe. Wyjątek stanowiła wersja “taxi” – model GAZ-21A, a póżniej 21T. W tych autach w miejscu przedniej kanapy montowano dwa oddzielne fotele. Oprócz radioodbiorników nie było w nich także zapalniczki. Duży zegar z półokrągłym napisem “Sdiełano w SSSR” był montowany we wszystkich wersjach samochodu. 3 Maja 1955 roku, rozpoczęto oficjalne badania trzech prototypów. Dwa z nich były wyposażone w automatyczną skrzynkę biegów a jeden w mechaniczną. Częścią trasy, na której były prowadzone badania, był odcinek Moskwa – Krym i z powrotem. Czasopismo “Aganiok” pisało tak: “Kilkadziesiąt kilometrów od Simfieropola, na terytorium sowchozu “Droga do komunizmu” w trudno dostępnym gliniastym miejscu znajduje się mała wioska. Jak niezwykłym było widzieć tam piękny samochód, stworzony do rozwijania dużych prędkości, który bez trudu pokonuje głębokie koleiny z miękkiego błota, bryzga spod kół strugami wody, kiedy przejeżdża przez płytkie rzeczki i kanały, a następnie bez problemu brnie przez sypki piasek. Wołga powinna przejechać tam, gdzie wcześniej przejeżdżała Pobieda. Badania pokazują, że ona nawet prześciga swoją poprzedniczkę w zdolności pokonywania przeszkód.” Samochód był wyposażony w centralny system smarowania. Po naciśnięciu na specjalny pedał, olej ze zbiornika, doprowadzany był do 19 punków smarowania przedniego zawieszenia i przegubów drążków kierowniczych. Podczas eksploatacji samochodu w trudnym terenie, po drogach gruntowych, przewody doprowadzające olej, często się łamały i urywały. Z kolei w miastach Wołgi pozostawiały po sobie pamiątki, w postaci strużek oleju na jezdni. Z systemu centralnego smarowania zrezygnowano w 1959 roku i w jego miejsce zastosowano tradycyjne smarowniczki na smar stały. 10 pażdziernika 1956 roku, trzy fabryczne prototypy opuściły zakłady GAZ (Gorkowskij Awtomobilnyj Zawod) w Gorki. Wyposażone były w dolnozaworowe silniki od Pobiedy, z roztoczonymi cylindrami, do pojemności 2432 cm3. Silniki te rozwijały moc 65KM. Ta wersja samochodów była znana jako GAZ -21B. W 1957 roku dzieci różnych narodowości zebrały się z Moskwie na festiwal. Temu wydarzeniu towarzyszyło uroczyste uruchomienie seryjnej produkcji Wołgi. Produkcja Pobiedy została utrzymana jeszcze przez rok. W Wołgach z pierwszej serii atrapa chłodnicy była wyglądem zbliżona do tej montowanej w Pobiedach, z końca produkcji (1955-1958). Składała się ona z trzech poziomych, chromowanych listew. Górna mocowana była do pokrywy silnika, a dolna końcami stykała się z lampami kierunkowskazów. Kompozycję tę zwieńczała pięcioramienna gwiazda, umieszczona w centralnej części atrapy. Pojawienie się tej atrapy na samochodach pierwszej serii, to osobna historia. Na pokazie prototypów na Kremlu, wygląd przodu prezentowanego auta nie spodobał się marszałkowi Żukowowi. Do fabryki, z Moskwy przesłano pilną dyrektywę: “przerobić!”. Więc przerobiono. Gwiazda nie mogła się nie spodobać Marszałkowi. Kiedy jednak w 1958 roku popadł on w niełaskę, do fabryki przyszła nowa dyrektywa: “przerobić!”. Wtedy Wołga straciła gwiazdę i otrzymała atrapę w formie 16 pionowych szczelin. Jednakże do tej pory wyprodukowano już ok. 31 tysięcy Wołg z gwiazdą. Ostateczną wersję silnika samochód otrzymał już w 1957 roku. Był to górnozaworowy silnik o pojemności 2445 cm3, z wałkiem rozrządu umieszczonym w bloku. Napęd wałka przenoszony był za pomocą tekstolitowych kół zębatych. Blok cylindrów i głowicę odlano z aluminium. Silnik wyposażony był w “mokre tuleje” wykonane z żeliwa. Rozwijał moc 70KM przy 4000obr./min i posiadał maksymalny moment obrotowy 167Nm przy 2200obr./min. W pierwszych seryjnie montowanych Wołgach stosowano wyłącznie automatyczne skrzynki biegów. Jednakże z powodu trudności z nabyciem wysokojakościowych olejów i brakiem wykwalifikowanego serwisu, od 1958 roku zaczęto montować tylko auta z mechanicznymi, trzy biegowymi przekładniami. Także w tym roku zmieniono wygląd zderzaków, przednich lamp kierunkowskazów, oraz jak już wspomniano wcześniej, atrapy chłodnicy, której nadano formę 16 pionowych listew. W tym samym czasie miało miejsce jeszcze jedno ważne wydarzenie związane z Wołgą. Na międzynarodowym salonie samochodowym w Brukseli, samochód otrzymał nagrodę Grand Prix. Konkursu na samochód roku jeszcze wtedy nie wymyślono, jednak można uznać, że Wołgę uznano za najlepszy samochód w Europie 1958 roku. Otrzymana nagroda przyczyniła się do zainteresowania autem na rynkach zagranicznych. Wszędzie, gdzie sprzedawano Wołgę, szybko zapracowywała ona na bardzo dobrą opinię, dzięki dużej trwałości i niezawodności. Szczególnie ceniona była przez greckich taksówkarzy. W Belgii natomiast określano ją mianem “czołgu na kołach”, w Finlandii i Norwegii “czołgu we fraku” a w Anglii (gdzie sprzedano tylko 15 samochodów), mianem “konia roboczego”. Wersja z kierownicą z prawej strony posiadała oznaczenie GAZ-21P. Pojazdów w tej wersji wykonano ok. 100 egzemplarzy, z czego większą część wyeksportowano do Indonezji. Swoją długowieczność, nadwozie Wołgi zawdzięczało nie wysokiej jakości stali, z której było wykonane, ale bardzo dobremu zabezpieczeniu antykorozyjnemu. Grubość płyty podłogowej i dachu wynosiła 1,1mm, a innych elementów nadwozia 0,9mm. Nadwozie najpierw czyszczono i trawiono, a następnie fosforowano. Póżniej gruntowano metodą zanurzeniową suszono i ponownie zanurzano i suszono. Tak zagruntowane powierzchnie były obrabiane ręcznie. Następnie płyta podłogowa była dwustronnie pokrywana środkiem zabezpieczającym i wygłuszającym. Szczególnie starannie zabezpieczano szwy i nadkola. Dopiero póżniej nadwozie było pokrywane syntetycznym lakierem. W 1959 roku w fabryce w Gorki nastąpiła zmiana modelu flagowego. Po 10 latach zakończono produkcję limuzyny GAZ-12 (ZIM). Był to model wykorzystywany nie tylko do celów reprezentacyjnych, ale także jako karetki pogotowia, taksówki i przez prywatnych użytkowników. Samochód ten można było nabyć za 40 tyś. rubli. Następca ZIM-a, GAZ-13 (Czajka) była już autem wyłącznie elitarnym. Wykorzystywana była przez władze partyjne, oraz dla potrzeb biura podróży “Inturist”. Zakup Czajek przez użytkowników indywidualnych nie był możliwy. Były one wyposażane w automatyczną skrzynkę biegów, o konstrukcji zbliżonej do tych, które byłby montowane w pierwszych Wołgach. W 1962 roku 160 konny silnik V8 od Czajki, automatyczna skrzynka biegów i system wspomagania układu kierowniczego, znalazły zastosowanie w specjalnej modyfikacji Wołgi GAZ-23. Samochód ten był o 100 kg cięższy od wersji bazowej, rozwijał prędkość 160km/h, rozpędzał się do 100km/h w 16 sekund (dla porównania modelGAZ-21 w 34 sekundy). Dla elementów wspomagania hamulców zabrakło miejsca pod maską i dlatego GAZ-23 pozostał wyposażony w typowy dla GAZ-21 układ hamulcowy. Produkcja tego modelu była okryta tajemnicą. Nie znajdował się on w żadnym oficjalnym katalogu. Pojazdy te były wykorzystywane głównie przez KGB. W latach 1962 – 1970 wyprodukowano 603 samochodów GAZ-23. We wrześniu 1959 roku Chruszczow, gościł z oficjalną wizytą w USA. Farmerzy amerykańscy zaproponowali w żartach, że wykarmią cały Związek Radziecki. “A my Wam będziemy dawać samochody” odpowiedział żartem na żart Chruszczow. Ktoś z członków delegacji zrozumiał to jednak dosłownie i do fabryki została wysłana oficjalna depesza. Rozeszły się plotki. Jednak w fabryce w Gorki nikt nie był zachwycony pomysłem, aby Wołgi miały konkurować z Corvetami. Do wysłania samochodów do USA nie doszło, lecz i tak Wołga, Gagarin i samolot TU-104 stały się symbolami lat 60-tych w Związku Radzieckim. W 1961 roku, po denominacji rubla, auto kosztowało 5100 rubli. W 1962 roku przeprowadzono szereg kosmetycznych modernizacji. Nadwozie zostało to samo, lecz ze zderzaków zniknęły kły. Zmienił się też kształt samych zderzaków. Chromem pokryta została tylko ich górna powierzchnia, a dolną malowano w kolorze nadwozia. W miejsce dotychczasowej atrapy zastosowano nową, z 36 pionowymi paskami. Dopasowano do niej przednie lampy kierunkowskazów, które stały się większe i zachodziły na boczną część błotników. Zewnętrzne elementy tylnych lamp wykonano w całości z plastiku. Zmieniono także nakładkę na pokrywie bagażnika z lampą oświetlenia tablicy rejestracyjnej. Dla bezpieczeństwa pieszych zaniechano montowania jelenia na masce. Zmieniono kształt firmowego emblematu na masce, który wyglądał teraz tak jak w Czajce. Dzięki tym zabiegom wygląd samochodu stał się mniej pompatyczny. Optycznie auto nabrało lekkości i dynamizmu. Zmieniono także konstrukcję przedniego zawieszenia, w którym w miejsce amortyzatorów ramieniowych zabudowano teleskopowe. Obicia tapicerskie wykonano ze sztucznej skóry a nie z tkaniny, jak wcześniej. Model bazowy otrzymał oznaczenie GAZ-21Ł. Także w roku 1962 opracowano i wdrożono do produkcji model kombi o oznaczeniu GAZ-22. Przy złożonej tylnej kanapie, mógł on przewozić ładunki o ciężarze do 400kg. Na bazie tego modelu budowano karetki pogotowia GAZ-22B. Fabryka nie przewidywała produkcji wersji furgon. Wytwarzano jednak wersje eksportowe GAZ-21M i GAZ-22G. Wyróżniały się one dekoracyjnym napisem “Wołga” na przednich błotnikach, chromowaną atrapą, chromowanymi listwami wokół okien i na grzbietach tylnych błotników. Oprócz tego, różne europejskie firmy zajmujące się importem Wołg na lokalne rynki wprowadzały swoje modyfikacje. Z ich inicjatywy w latach 1960-1962 montowano wysokoprężny silnik Perkins (1620cm3, 43KM). Samochód z tym silnikiem osiągał maksymalną prędkość 115km/h. W 1962 roku zastosowano innego diesla firmy Rover (2286cm3, 65KM, 120km/h), a w 1968 roku dwulitrowy diesel Indenor (68KM,120km/h). Jako opcję można było zamówić pojazd z czterobiegową skrzynką firmy Peugeot. Dzięki atrakcyjnemu wyglądowi, Wołga nie wyglądała anachronicznie wśród innych europejskich samochodów średniej klasy. GAZ-21 zaczął tracić rynki zagraniczne w 1966 roku, po tym jak firma Awtoeksport, ogłosiła rozpoczęcie prac nad zupełnie nowym modelem GAZ-24, któremu jednak do seryjnej produkcji było jeszcze bardzo daleko. W 1965 roku następuje ostatnia modernizacja auta. Zastosowano wydajniejszą nagrzewnicę i skuteczniejsze wycieraczki. Kulkowe łożyska przednich piast zastąpiono rolkowymi. Bazowy model z 75 konnym silnikiem otrzymał oznaczenie 21R, taksówka 21T, kombi 21W i karetka pogotowia 21D. Topowymi modelami były 21US i 21S. Cena najdroższej, eksportowej wersji z 85 konnym silnikiem wynosiła w 1965 roku 6455 rubli. Samochód polakierowany w dwóch kolorach kosztował o 270 rubli drożej. W 1968 roku wypuszczono doświadczalną partię samochodów GAZ-24. Pojawiło się przypuszczenie, że oznakowywanie kolejnych modeli ma związek z numerami zjazdów KPZR: “21”- 1956 rok, “22”- 1961rok, “24”- 1971rok. Jednak to raczej zbieg okoliczności – prace nad modelem 24 rozpoczęły się jeszcze w 1961 roku. Od 1965 roku nie modyfikowano już GAZ-21. Nie było też modelu przejściowego. Ostatnia Wołga GAZ-21, zjechała z linii produkcyjnej 15 czerwca 1970 roku. Był to model 21US, koloru błękitnego, z numerem nadwozia 334312. Samochód ten zajął miejsce w fabrycznym muzeum. Wszystkich modeli GAZ-21 i GAZ-22 wyprodukowano łącznie, od 1956 do 1970 roku, 638875 egzemplarzy. Wołga była bardzo dobrym samochodem, który pojawił się w najodpowiedniejszym dla siebie czasie. Wraz z opuszczeniem linii produkcyjnej w Gorki przez ostatni egzemplarz 21-ki, zamknęła się pewna epoka. Epoka, która trwała 14 lat.