Τα αερόφρενα που εφευρέθηκαν από τον George Westinghouse στις αρχές της δεκαετίας του 1870 είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για την ασφαλή ακινητοποίηση μεγάλων, βαριά φορτωμένων οχημάτων. Τα μικρότερα οχήματα, όπως το οικογενειακό αυτοκίνητο, χρησιμοποιούν συνήθως υδραυλικά φρένα για να σταματήσουν. Η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο συστημάτων πέδησης είναι η δύναμη που χρησιμοποιείται για την εμπλοκή του μηχανισμού πέδησης.
Τα υδραυλικά φρένα χρησιμοποιούν συμπιεσμένο υγρό για την εμπλοκή των φρένων, ενώ τα φρένα αέρα χρησιμοποιούν πεπιεσμένο αέρα. Το συμπιεσμένο υγρό είναι καλό για ελαφρύτερα οχήματα, καθώς ο πεπιεσμένος αέρας θα ήταν πολύ ισχυρός, κατακλύζοντας το σύστημα πέδησης. Το υγρό υπό πίεση, ωστόσο, δεν θα ήταν αρκετά ισχυρό για να σταματήσει τα βαριά φορτωμένα οχήματα, όπως τα μεγάλα, 18-τροχα εξέδρα τρακτέρ-ρυμουλκούμενου που περιφέρονται στους δρόμους σήμερα. Μερικά από αυτά τα μεγάλα φορτηγά ζυγίζουν σχεδόν 40 τόνους (36,288 κιλά) όταν είναι πλήρως φορτωμένα με φορτίο.
Ουσιαστικά, το τυπικό σύστημα λειτουργίας αερόφρενων σε αυτά τα μεγάλα φορτηγά αποτελείται από ένα σύστημα τροφοδοσίας και ένα σύστημα ελέγχου. Το σύστημα παροχής ξεκινά με τον αεροσυμπιεστή, ο οποίος αντλεί αέρα από την ατμόσφαιρα, συμπιέζει τον αέρα και τον στέλνει στον στεγνωτήρα αέρα. Ο στεγνωτήρας αέρα αφαιρεί την υγρασία και τις ακαθαρσίες από τον αέρα και στέλνει τον πεπιεσμένο αέρα μέσω ενός δικτύου βαλβίδων αέρα και γραμμών αέρα στις δεξαμενές αέρα, ή τις δεξαμενές, όπου είναι αποθηκευμένο, έτοιμο για χρήση. Το σύστημα ελέγχου είναι η διαδικασία με την οποία ο πεπιεσμένος αέρας αποστέλλεται σε όλους τους κυλίνδρους των τροχών, ενεργοποιώντας έτσι τους μηχανισμούς πέδησης σε κάθε μεμονωμένο τροχό.
Όταν ο οδηγός πατήσει το πεντάλ του φρένου, ενεργοποιείται το σύστημα των βαλβίδων αντεπιστροφής σε όλο το σύστημα πέδησης και ο συμπιεσμένος αέρας στις δεξαμενές αέρα στέλνεται μέσω των γραμμών πέδησης στους τροχούς. Ο πεπιεσμένος αέρας εισέρχεται στους κυλίνδρους των φρένων όπου διαμορφώνεται ανάλογα με το πόσο δυνατά πιέζει ο οδηγός το πεντάλ του φρένου. Ο αέρας αυξάνεται στον κύλινδρο του φρένου καθώς ο οδηγός πιέζει το πεντάλ πιο δυνατά. Όταν ο οδηγός απελευθερώνει τα φρένα αέρα, ο αέρας βγαίνει από τους κυλίνδρους των φρένων και οι τροχοί μπορούν να περιστρέφονται ελεύθερα.
Τα περισσότερα φρένα αέρα είναι μηχανισμοί πέδησης τύπου τύμπανου, αν και τα δισκόφρενα γίνονται πιο συνηθισμένα στα συστήματα φρένων αέρα. Ο μηχανισμός τύμπανου φρένου αποτελείται από έναν κοίλο θάλαμο, ή τύμπανο, στο εσωτερικό του οποίου υπάρχουν δύο πέδιλα. Όταν ενεργοποιούνται τα φρένα, ο αέρας ωθείται στον κύλινδρο του φρένου για να περιστρέψει ένα έκκεντρο το οποίο, με τη σειρά του, πιέζει τα δύο σιαγόνια του φρένου στα τοιχώματα του τυμπάνου του φρένου. Η τριβή του παπουτσιού ενάντια στο τύμπανο φέρνει το όχημα σε στάση. Τα δισκόφρενα λειτουργούν βασικά με την ίδια αρχή, με την τριβή των τακακιών των φρένων ενάντια στους ρότορες των φρένων που ακινητοποιούν το όχημα.