К созданию «Волги» приступили в ноябре 1953 года, когда ведущий конструктор проекта Александр Михайлович Невзоров нанес на ватман первую линию. Дизайн машины разрабатывал Лев Еремеев. А уже в 1954-м году начали строительство опытных образцов. 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. «Волги» стали оснащать трехдиапазонным радиоприемником в качестве стандартного оборудования. Исключение составляли модификации такси — «21А» (позже «21Т»). На такси вместо цельного переднего дивана ставили два раздельных кресла. Не было в этих модификациях и прикуривателя. Большие круглые часы с надписью в пол-окружности «Сделано в СССР» устанавливались на все версии автомобиля.
1955 год. 3 мая 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». Автомобили были оснащены централизованной системой смазки (ЦСС). При нажатии на специальную педаль жидкое масло поступало из бачка по маслопроводам к 19-ти точкам смазки передней подвески и в шарниры рулевых тяг. В сельской местности при движении по колее маслопроводы деформировались и часто обрывались. А в городах, на стоянках, «Волги» оставляли в подарок коммунальщикам масляные лужицы — неизбежные последствия прокачки ЦСС. От использования системы отказались в 1959 году в пользу традиционных резиновых втулок и пресс-масленок. 10-го октября 1956-го года были выпущены первые три производственных образца «ГАЗ-21». На них был установлен расточенный до 2,432 л победовский нижнеклапанный двигатель мощностью 65 л.с. Этот автомобиль известен как «21Б».