Un freno de disco detiene un automóvil al comprimir un disco giratorio. Este disco, llamado rotor, gira con la rueda. Una pinza se sitúa sobre el rotor y sujeta dos pastillas de freno. Cuando el conductor presiona el pedal, la presión hidráulica empuja los pistones de la pinza y las pastillas se adhieren al rotor. La fricción frena la rueda y el automóvil se detiene.

Los frenos de disco ofrecen ventajas sobre los de tambor. Disipan mejor el calor, por lo que resisten mejor el sobrecalentamiento durante frenadas bruscas repetidas. Su mantenimiento es más sencillo, ya que las pastillas se pueden reemplazar sin necesidad de desmontar el cubo de la rueda. Además, se autoajustan a medida que las pastillas se desgastan. Por eso, la mayoría de los coches modernos utilizan frenos de disco en las cuatro ruedas, aunque algunos coches económicos todavía usan frenos de tambor en el eje trasero.

El rotor puede ser sólido o ventilado. Un rotor ventilado tiene aletas internas que permiten la entrada de aire, enfriándolo más rápido. Los autos deportivos usan rotores perforados o ranurados para disipar el calor y los gases. Las pastillas también son importantes. Los diferentes compuestos de pastillas ofrecen ventajas e inconvenientes en cuanto a ruido, polvo, desgaste y potencia de frenado. Las pastillas cerámicas son silenciosas y limpias, pero caras. Las pastillas semimetálicas frenan con mayor eficacia, pero se desgastan más rápido y generan más polvo.

Los frenos de disco se utilizaron por primera vez en coches de carreras en la década de 1950. Se extendieron a los coches de producción en la década de 1960 y se convirtieron en equipamiento estándar en la década de 1980. Son uno de los avances más importantes en materia de seguridad en la historia del automóvil.