Wraz ze wzrostem mocy pojazdów silnikowych zapotrzebowanie na mocniejsze hamulce stało się ważne przy projektowaniu każdego samochodu, motocykla lub ciężarówki. Być może najczęściej stosowanym układem hamulcowym, który spełnia to zapotrzebowanie, jest hamulec hydrauliczny, który wykorzystuje cylinder główny, przewód i zacisk wypełniony płynem do uruchamiania tłoków, które dociskają klocki hamulcowe do poruszającego się wirnika lub bębna. Hydrauliczne układy hamulcowe można znaleźć w większości samochodów i motocykli jeżdżących obecnie po drogach, a także w niektórych rowerach.
Hamulec hydrauliczny składa się z kilku głównych elementów. Pompa hamulcowa to element znajdujący się najbliżej operatora pojazdu, który zawiera pedał hamulca lub dźwignię, która wpycha tłoczysko do cylindra. Hermetyczny cylinder główny umożliwia następnie wtłoczenie cieczy do przewodu hydraulicznego lub węża. Te przewody i węże mogą być elastyczne lub sztywne, w zależności od zastosowania, ale prawie wszystkie przewody i węże są zaprojektowane tak, aby zapewnić minimalną elastyczność, która pozwoliłaby płynowi wewnątrz przewodu rozszerzać się na zewnątrz, a nie w kierunku zacisku.
Zacisk hamulca hydraulicznego może działać na kilka sposobów. W hydraulicznych układach hamulcowych wykorzystujących tarczę zacisk jest metalową obudową, która spoczywa po obu stronach tarczy. Przewód hydrauliczny łączy cylinder główny z zaciskiem, a gdy płyn jest wtłaczany przez przewód do zacisku, wewnątrz zacisku uruchamiany jest zestaw tłoków. Te tłoki wpychają się do środka w kierunku wirnika. Pomiędzy tłokami a wirnikiem znajdują się klocki hamulcowe, które mogą być wykonane z azbestu lub innych materiałów kompozytowych odpornych na ciepło i blaknięcie hamulców.
Inny typ zacisku jest stosowany w hydraulicznych hamulcach bębnowych. Zamiast być montowany na zewnątrz wirnika, ten zacisk – zwany cylindrem koła – jest zamiast tego montowany wewnątrz metalowego bębna. Tłoki naciskają na zewnątrz zamiast do wewnątrz, aby docisnąć klocki hamulcowe do wnętrza bębna, a nie na zewnątrz tarczy.
Rodzaj płynu stosowanego w hydraulicznym układzie hamulcowym zależy od jego zastosowania. W przypadku większości samochodów osobowych, ciężarowych i motocykli stosuje się płyn hamulcowy DOT 4 lub DOT 5. Ten rodzaj płynu jest oparty na eterze glikolowym i jest szczególnie odporny na ciepło. W niektórych hamulcach hydraulicznych można zamiast tego stosować oleje mineralne, ale te dwa płyny nie są wymienne w układach hamulcowych i powinny być stosowane tylko w hamulcach przeznaczonych do tego konkretnego płynu. Każdy hydrauliczny układ hamulcowy musi być okresowo odpowietrzany, aby upewnić się, że w przewodach nie ma powietrza, co może spowodować utratę mocy.