Головний гальмівний циліндр - центральний конструктивний елемент робочої гальмівної системи . Він перетворює зусилля, що прикладається до педалі гальма, в гідравлічний тиск в гальмівній системі. Робота головного гальмівного циліндра заснована на властивості гальмівної рідини, не стискатися під дією зовнішніх сил. 
На сучасних автомобілях встановлюється двосекційний головний гальмівний циліндр. Кожна із секцій обслуговує свій гідравлічний контур. Для передньопривідних автомобілів один з контурів об'єднує, як правило, гальмівні механізми правого переднього і лівого заднього коліс, другий - лівого переднього і правого заднього коліс. У задньопривідних автомобілях робоча гальмівна система побудована дещо інакше. Перший контур обслуговує гальма передніх коліс, другий - задніх коліс.
Головний гальмівний циліндр закріплений на кришці вакуумного підсилювача гальм . Над циліндром розташований двосекційний бачок з запасом гальмівної рідини, який з'єднується з секціями головного циліндра через компенсаційні та перепускні отвори. Бачок служить для поповнення рідини в гальмівній системі в разі невеликих її втрат (витоку, випаровування). Стінки бачка прозорі, на них виконані контрольні мітки, що дозволяє візуально відслідковувати рівень гальмівної рідини. У бачку також встановлюється датчик рівня гальмівної рідини. При падінні рівня гальмівної рідини нижче встановленого на панелі приладів загоряється сигнальна лампа.
У корпусі головного гальмівного циліндра розташовані один за одним (тандемом) два поршня. У перший поршень упирається шток вакуумного підсилювача гальм, другий поршень встановлений вільно. Ущільнення поршнів в корпусі циліндра виконано за допомогою гумових манжет. Повернення і утримання поршнів в початковому положенні забезпечують дві поворотні пружини.
Принцип роботи головного гальмівного циліндра
При гальмуванні шток вакуумного підсилювача гальм штовхає перший поршень. При русі по циліндру поршень перекриває компенсаційний отвір. Тиск в першому контурі починає рости. Під дією цього тиску переміщається другий контур, тиск у другому контурі також починає зростати. У утворилися при русі поршнів порожнечі заповнюються через перепускний отвір гальмівною рідиною. Переміщення кожного з поршнів відбувається до тих пір, поки дозволяє поворотна пружина. При цьому в контурах створюється максимальний тиск, що забезпечує спрацьовування гальмівних механізмів.
При закінченні гальмування поршні під дією зворотних пружин повертаються в початкове положення. Коли поршень проходить через компенсаційний отвір, тиск в контурі вирівнюється з атмосферним тиском. Навіть якщо гальмівна педаль відпускається різко, розрядження в робочих контурах не створюється. Цьому перешкоджає гальмівна рідина, що заповнила порожнини за поршнями. При русі поршня ця рідина плавно повертається (перепускается) в бачок через перепускний отвір.
Якщо в одному з контурів станеться витік гальмівної рідини, інший контур буде продовжувати працювати. Наприклад, при витоку в першому контурі перший поршень безперешкодно переміститися по циліндру до зіткнення з другим поршнем. Другий поршень починає переміщатися, забезпечуючи спрацьовування гальмівних механізмів у другому контурі.
При витоку в другому контурі, робота головного гальмівного циліндра відбувається дещо інакше. Рух першого поршня втягує в рух другий поршень, яка не зустрічає перешкод на своєму шляху. Він рухається до досягнення упором торця корпусу циліндра. Після чого тиск в першому контурі починає рости, забезпечуючи гальмування автомобіля.
Незважаючи на те, що хід педалі гальма при витоку рідини дещо збільшується, гальмування буде достатньо ефективним.
