Седан ГАЗ-3101 был построен на Горьковском автозаводе в конце 1973 года в рамках работ по модернизации «двадцать четвертой» «Волги». По сравнению с ней изменения коснулись как технической части машины, так и дизайна. Под капотом прототипа стоял двигатель V8 объемом 4,25 литра и мощностью 115 л. с. В таком виде ГАЗ-3101 в серию не пошел, но некоторые решения опробованные на этой машине были использованы на «Волгах» 3102, 24 и 24-10.Данная машина была разработана сотрудниками Горьковского автозавода в рамках работ по модернизации легкового автомобиля ГАЗ-24 "Волга". В серийное производство данная машина не запускалась, однако наработки, полученные в ходе её создания были использованы как при создании "Волги" нового поколения - ГАЗ-3102, так и при текущей модернизации серийных ГАЗ-24.Сам ГАЗ изначально предполагал, что «Волга» ГАЗ-24 пробудет на конвейере в течение примерно 10 лет, как и предыдущие модели завода («Эмка» М-1 — 1936-1946, «Победа» М-20 — 1946-1958) — то есть, до конца семидесятых годов, после чего будет заменена принципиально новой платформой.Главной задачей, поставленной перед разработчиками, было максимальное сохранение уже находящихся в производстве узлов и агрегатов, и в первую очередь это касалось кузова. Дело в том, что самая сложная и дорогая в разработке и освоении часть автомобиля — дверные проёмы и крыша. Они и должны были остаться нетронутыми, что фактически предопределило и внешний вид будущего автомобиля, и практически весь набор его преимуществ и недостатков. Коллектив ГАЗ-а сделал, пожалуй, практически всё от него зависящее, что можно было сделать в этих жёстко заданных рамках.Первой в семействе — и, по совместительству, первой моделью завода, получившей обозначение согласно уже давно введенной единой отраслевой нормали (ОН 025270-66 от 1966 года), стала собранная в декабре 1973 года «Волга» ГАЗ-3101.Силовой агрегат новой «Волги» должен был состоять из шестицилиндровых двигателей объёмом в 2990 см³ ГАЗ-24-14 и ГАЗ-24-18. ГАЗ-24-14 был разработан в первой половине 1960-х как альтернативный мотор для ГАЗ-24. Машина оборудованная им успешно прошла испытания но её в серию не запустили, даже в ограниченном количестве для спецслужб. С ГАЗ-3101, завод надеялся воплотить переход на V6, и если мотор ГАЗ-24-14 с его чугунным блоком был бы оптимальным для резких нагрузок (предполагалась даже спортивная версия), то ГАЗ-24-18, имея идентичную поршневую группу, оснащался традиционным для ГАЗа алюминиевым блоком с мокрыми гильзами.С новым мотором предлагалась и автоматическая трансмиссия. Её ГАЗ впервые выпустил на Волге М-21, но дефицит масла ATF, низкая культура сервиса и малая мощность двигателя ЗМЗ-21 быстро завершили данный проект. Учитывая, что опытные образцы свернутого АЗЛК 3-5 также имели автоматическую трансмиссию, очевидно, что планировалось устранить технический разрыв в данной области.
