Embora muitos sistemas para desacelerar a roda de um veículo tenham sido projetados e implementados ao longo de mais de um século, nenhum projeto é mais prevalente hoje do que o freio a disco. Um sistema de freio a disco usa um rotor, geralmente feito de materiais compostos como ferro, cerâmica, carbono e Kevlar, que é fixado a uma roda e desacelerado por meio de uma pinça que força as pastilhas de freio a entrarem em contato com o disco de ambos os lados simultaneamente. Os sistemas de freio a disco são amplamente usados em automóveis, motocicletas, bicicletas e outros veículos movidos a gás e humanos.
Os freios a disco foram desenvolvidos já no final do século XIX, mas as falhas de projeto impediram os sistemas de freios a disco de entrar no uso corrente. O problema mais difícil de superar era a transferência de calor, ou a incapacidade do disco de distribuir o calor de fricção de forma eficaz. Esse problema era chamado de desvanecimento do freio e era bastante comum nos primeiros modelos de freios a disco. Além disso, como as estradas naquela época eram primitivas e não pavimentadas, sujeira e poeira freqüentemente entraram em contato com o sistema de freio a disco, reduzindo a potência e a eficácia do freio e muitas vezes levando ao desgaste prematuro dos componentes individuais.
Esses problemas foram resolvidos com o uso de materiais compostos que distribuíam o calor de forma mais eficaz e eram menos suscetíveis ao desgaste rápido. Outros métodos de resolver os problemas de calor e sujeira incluíam fazer orifícios no próprio rotor, o que permitiu que o calor se dispersasse de maneira mais eficaz e que sujeira e areia passassem sem afetar o desempenho do freio em grande medida.
Para acionar as pastilhas de freio e fazer com que pressionem o rotor com força significativa para desacelerar a roda, vários métodos foram desenvolvidos. Alavancas acionadas por cabo são comuns em bicicletas, onde grandes quantidades de força não são necessárias para reduzir a velocidade do veículo. Em automóveis, motocicletas e até mesmo em muitas bicicletas, os sistemas hidráulicos são empregados para transferir a força da alavanca ou pedal do freio para a pinça do freio. Esses sistemas de freio a disco hidráulico usam um líquido viscoso, geralmente um óleo ou outro fluido espesso, contido em linhas rígidas o suficiente para conter a força do líquido em movimento. Quando a alavanca ou pedal do freio é acionado, o óleo ou fluido é forçado para dentro da pinça do freio, que por sua vez usa uma série de pistões para empurrar as pastilhas contra o rotor. Outros sistemas de atuação incluem sistemas pneumáticos e sistemas eletromagnéticos, os quais tendem a ser mais complexos, mas igualmente eficazes.