Автомобили выпуска с 1956 по ноябрь 1958 получили впоследствии название «первая серия» (также, «первый выпуск», «со звездой»).

10 октября 1956 года с конвейера сошли (а скорее всего — вышли из малосерийного опытного производства) три первые серийные «Волги» ГАЗ-21.

Всего до конца 1956 года было выпущено всего пять экземпляров. Массовое производство началось только в следующем году, приблизительно с марта-апреля.

Первоначально в течение 1957 года машина выпускалась с модернизированным "Победовским" нижнеклапанным двигателем в модификации ГАЗ-21Б, имевшем более высокий рабочий объём за счёт увеличенного диаметра цилиндров до 88 мм, и с увеличенной степенью сжатия до 7,0 (2,42 л., 65 л.с. при 3800 об./мин., крутящий момент 15,8 кг·м). Во многих современных источниках заявлено, что было выпущено строго только 1100 машин. Это неверно. Экземпляры с этим двигателем выходили из ворот завода вплоть до конца 1957 года, а такси - вообще до 1959-го. Такой же двигатель ставился на экспортные версии вездехода ГАЗ-69 (в модификации ГАЗ-69В двигатель имел мощность до 74 л.с.) и штатно на автомобиль УАЗ-450 и его модификации (мощность 62 л.с.). Нижнеклапанный двигатель агрегатировался только с механической коробкой передач.

Имелись и иные особенности, в частности задний мост с неразрезным цельнолитым картером, созданный на базе моста ЗИМ ГАЗ-М-12 путём укорачивания полуосей и их кожухов, и устанавливался на авто примерно до сентября 1957 года. До этого, на самых первых авто (с № шасси примерно до 200) устанавливался шумный задний мост со спирально-коническими шестернями, представлявший собою модернизированный задний мост а/м ГАЗ-69 с главной парой с меньшим (4,62 против 5,125) передаточным числом. Все основные особенности «переходной» модификации (М-21Г) подробно описаны в статье в журнале «За рулём», № 3 1957, содержимое которой воспроизведено по сноске.

Летом 1957 года на автозаводе была закончена подготовка производства современного верхнеклапанного двигателя модели ЗМЗ-21А и примерно с июля конвейер переходит на оснащение автомобилей новым двигателем. Четкой границы перехода со старого двигателя на новый никто назвать не сможет. Достоверно известно, что новый двигатель уже устанавливался на автомобили с №№ шасси 1404 (двигатель № 097 и с АКПП), 1584 (двигатель № 291, механика) и 1767 (двигатель № 398, механика), в то время как автомобили с шасси №№ 2070, 2210, 2341, 4087 и 4455 все ещё имели нижнеклапанные двигатели. Что примечательно, авто №№ 2210, 4087 и 4455 согласно данных подкапотных табличек выпущены в модификации 21В - т.е. базовой модели с новым двигателем 21А. Вероятнее всего, что нижнеклапанных двигателей было изготовлено изначально заведомо больше, и ими вынужденно комплектовали конвейер по причине недопоставок новых двигателей. Нередко это производилось без каких-либо пометок на маркировочных табличках (хотя руководство по эксплуатации к такому "гибридному" авто прилагалось как для нижнеклапанной модификации). Также есть данные, что ГАЗ-М20 последних двух годов выпуска также нередко имел такой двигатель (к примеру, ГАЗ-М20 1957 года с таким двигателем № 7807).

Всего было выпущено около 30 тысяч машин модификаций 1-й серии.

До наших дней машин «со звездой» в оригинальном виде дошло достаточно немного, основная же масса сохранившихся автомобилей частично переделана в более поздние модификации, с чем связана относительно высокая востребованность «первого выпуска» на рынке старинных автомобилей.

У модели 1957 года были так называемые «водостоки на 3/4», то есть оканчивающиеся ощутимо не доходя до заднего крыла, но длиннее «коротких» (из всех встречающихся вариантов, этот по длине — промежуточный).

Позднее, после определённого номера шасси в 1958 году, стали ставить «длинные» водостоки, не доходящие до заднего крыла только несколько сантиметров (на ширину хромированного поясного молдинга, ставившегося на версии с улучшенным оформлением).

Экспортная версия ГАЗ-21 с нижнеклапанным двигателем (имеющая хромированный подоконный молдинг) не имела собственного буквенного индекса. Кроме того, такси на базе именно этой модели, также имели такой хром-пакет.

Главная особенность салона первой серии — панель приборов без отделки кожзамом или напылением и с «низкой» облицовкой приёмника с расположенным сверху горизонтально громкоговорителем, прикрытым металлической решёткой. Причём такой она оставалась до конца 1958 года, то есть и после перехода к облицовке типа II серии (см. ниже). Лобовое стекло на «первой серии» (во всяком случае, на самых ранних серийных машинах) имело внутреннюю облицовку в виде тонкого опоясывающего молдинга, как на ЗИМ или «Победе», вместо появившихся позднее развитой формы боковых накладок на передние стойки крыши.

Часть машин имела двухцветную окраску, она была доступна также по заказу за дополнительную плату. Количество цветовых сочетаний было весьма велико, использовались три типа разделения цветов: крыша одного цвета — нижняя часть другого; или — крыша и нижняя часть кузова до выштамповки на боковине одного цвета — остальное другого; или — крыша и выштамповка на заднем крыле и двери одного цвета, остальная машина другого. 

Вторая серия» (модель 1959 года)

Автомобили выпуска конца 1958 — самого начала 1959 года принято называть «переходными», а выпуск 1959—1962 годов — «второй серией» («вторым выпуском»).

В конце 1958 года автомобиль был модернизирован, преимущественно внешне. Изменилась форма передних крыльев в пользу увеличения колёсных арок, оформление передка стало в целом повторять внешний вид одного из прототипов 1955 года (так называемая «акулья пасть», с 16 прорезями решётки радиатора), соответственно, из-за изменения облицовки радиатора появился новый замок капота. Салон и механическая часть остались практически неизменными, хотя постепенная модернизация не прекращалась. После февраля 1959 года внешнее и внутреннее оформление автомобиля было несколько изменено, появились такие детали, как: катафоты в стёклах задних фонарей (сами стёкла также несколько изменились, получили иное внутреннее оребрение), изменённый фонарь заднего номерного знака (без радиальных рёбер), новая панель приборов с флокированной (позднее — обтянутой кожзаменителем) верхней частью для исключения отвлекающих водителя отражений на лобовом стекле и более богато оформленным приёмником (с вертикально расположенным на лицевой части панели приборов громкоговорителем, закрытым тонкой металлической сеткой в декоративной хромированной рамке, омыватель лобового стекла. Как и в любой модернизации, были и другие, малозаметные «невооружённым взглядом», изменения.

Существуют фотографии прототипа модели 1959 года, имевшего изменённое оформление задней части — острые «плавники» в американском стиле, в серию этот вариант не пошёл.

Модернизация узлов и агрегатов автомобиля произошла в 1960 году. Машина получила современную проводку с «минусом» на массе (до этого на массе был «плюс»), убрали централизованную смазку узлов шасси, внесли и некоторые иные изменения и улучшения. Кузов был усилен за счёт установки специальных усилителей.

Всего было выпущено чуть более 140 тысяч машин всех модификаций.

Приблизительно одновременно с выпуском «переходных» машин «Волги» стали комплектоваться кузовом с «коротким» водостоком, заканчивающимся задолго до задних крыльев (см. иллюстрацию слева).

Часть автомобилей «второго выпуска», как и «первого», имела с завода двухцветную окраску.

«Третья серия» (модель 1962 года)

К 1962 модельному году машина была снова модернизирована, на этот раз более радикально. Модернизированные модели получили общее условное название «третья серия». Количественно они наиболее распространены.

Полностью изменилось внешнее оформление — появилась новая решётка радиатора, прозванная «китовый ус», состоявшая из 37-ми вертикальных стоек (впоследствии такой рисунок решётки применялся на многих других легковых моделях ГАЗ); бампера без «клыков» с горизонтальным членением на две половины — нижняя окрашена в цвет кузова; с капота исчезла фигура оленя и молдинг (ещё на позднюю «вторую серию» оленей ставили редко, чаще — каплевидную травмобезопасную декоративную деталь, «каплю»).

Двигатель стал немного мощнее (75 л.с.), рычажные амортизаторы заменены на телескопические, из производственной программы была убрана версия с АКПП. Салон был несколько модернизирован — изменено оформление, появились новые более долговечные материалы для отделки (кожзам — повинол для потолка, новая шерстяная ткань для диванов).

На ранних автомобилях этой модели водостоки были короткими, как на II серии. Позднее (приблизительно с 1963 года) на машинах обычной комплектации появились длинные водостоки, доходящие до задних крыльев, а улучшенной — такие же, но немного обрезанные для установки поясного молдинга.

Кроме того, с 1962 года перешли на более прочную цельную боковину кузова, взамен более ранней, сваренной в кондукторе из отдельных деталей (этот переход произошёл ещё тогда, когда машины выпускались в оформлении II серии).

Двухцветная окраска «с завода» практически не встречалась на автомобилях «третьей серии», за исключением такси с крышей контрастного цвета (обычно красного или жёлтого) — так иногда красили автомобили, поступавшие в такоспарки, или прошедшие капремонт на ремзаводах. Cреди таксистов такие машины имели прозвище «красная шапочка».