В 1976 году на заводе всерьез задумались о замене ГАЗ-24, которая начала постепенно «отставать» от зарубежных автомобилей бизнес-класса. Тогда же было получено техзадание на разработку новой «Волги».
Новый автомобиль получил название ГАЗ-3102, за основу которого был взят нереализованный ГАЗ-3101, дизайн которого был немного обновлён. Салон был также пересмотрен, однако его стилистическое решение осталось прежним.
Автоматическую коробку передач было решено заменить на стандартную 4-х ступенчатую механическую коробку, из-за отсутствия в то время в Советском Союзе технологии серийного производства АКПП. перспективный двигатель V8 также не пошёл в серию — ЗМЗ не мог обеспечить выпуск такого двигателя для легкового автомобиля. Однако для новой «Волги» был разработан двигатель ЗМЗ‑4022.10. Этот двигатель отличался от стандартного ЗМЗ-402 тем, что имел форкамерно-факельную систему зажигания.
В каждом цилиндре имелся третий клапан, под которым стояла свеча. Горючая смесь поступала туда от третьей камеры специально разработанного для этого карбюратора К‑156.
Образовавшийся в предкамере факел поджигал смесь в основной камере сгорания. ЗМЗ‑4022.10 также имел прогрессивную систему ступенчатого впуска воздуха: два клапана во впускном коллекторе обедняли смесь на малых оборотах.