После изготовления и испытаний четырех опытных образцов в 1956 году начался выпуск первой серии ГАЗ-21 с характерной «Звездой» на радиаторной решетке. «Первая серия» оснащалась сначала модернизированным двигателем от «Победы», а с 1957 года — современным верхнеклапанным двигателем ЗМЗ-21А. Всего автомобилей первой серии было выпущено 30 тысяч штук.

«Вторая серия» начала выпускаться с 1959 по 1962 год. У нее были измененные передние крылья, появилась радиаторная решетка типа «акулья пасть», новая панель приборов, омыватели лобового стекла, а также новая электропроводка с «минусом» на массе. Всего было сделано более 140 тысяч экземпляров.

В 1962 году была произведена «мягкая модернизация» автомобиля, которая затронула в большей части только внешний вид. У «третьей серии» появилась новая радиаторная решетка «китовый ус» с 37 вертикальными элементами, новые бамперы и декоративные детали, новая отделка салона из более долговечных материалов. Мощность двигателя повысили до 75 л.с. п, а кузов начали окрашивать более стойкой синтетической эмалью. Всего машин «третьей серии» было выпущено около 470 тысяч экземпляров.

Из многочисленных модификаций «Волги» отметим ГАЗ-22 с грузопассажирским кузовом типа «универсал» на базе автомобиля «третьей серии». Универсал выпускался также в виде «кареты скорой помощи» ГАЗ-22Б.