Eine Scheibenbremse weist eine auf der Nabe des Rades mitlaufende Bremsscheibe auf, an die von beiden Seiten Bremsklötze oder Bremsbeläge gepresst werden. Diese sind im so genannten Bremssattel, auch Bremszange, angebracht, der die Scheibe umspannt. Die Aktivierung der Bremse erfolgt häufig hydraulisch mit Hilfe von Bremskolben.
Grundsätzlich wird zwischen Teil- und Vollscheibenbremsen unterschieden: Entweder steht nur ein Teil oder die gesamte Fläche der Scheibe als Reibfläche zur Verfügung. Vollscheibenbremsen finden nur wenig Anwendung, z.B. in Panzern oder Flugzeugen.
Je nach Konstruktion unterscheidet man zwischen Ein- und Mehrkolbensätteln sowie zwischen Fest- und Schwimmsattelbremsen: Einkolbensättel haben nur einen Bremskolben, sie sind vor allem bei PKW sowie kleinen motorisierten Zweirädern oder bei Sportfahrrädern zu finden; diese Bauweise bedingt einen Schwingsattel. Bei Festsattelbremsen ist der Sattel unbeweglich und Bremskolben befinden sich auf beiden Seiten der Scheibe. Eine Festsattelbremse hat also doppelt soviele Bremskolben wie eine Schwimmsattelbremse und ist daher meist teurer.
Um den Anpreßdruck gleichmäßiger über die Reibfläche zu verteilen und die Betätigungskräfte zu senken, werden teils mehrere Kolben pro Seite eingesetzt. Bei Motorrädern, die i.a. keinen Bremskraftverstärker besitzen, kommen daher meist 4-, bei Sportmodellen aber auch 6- und 8-Kolben-Bremsen zum Einsatz.
Schwimmsattelbremsen dagegen haben die Kolben nur auf einer Seite der Scheibe, der beweglich aufgehängte Sattel überträgt den Druck mechanisch auf die andere Seite der Bremsscheibe: Vorteile sind geringere Bauhöhe - die Bremse kann so besser platziert werden - und die preiswertere Herstellung. Nachteil: Größere Verwindung und dadurch ungenauerer Druckpunkt. Hochwertige Bremsen für extreme Belastungen sind in der Regel Festsattelbremsen, bei denen der Sattel aus einem Teil gegossen wird. Sie werden z.B. in Sportmotorrädern und Sportwagen eingesetzt.
Generell hängt die maximale Bremskraft von den Reibwerten der verwendeten Materialien, der aktuellen Temperatur und dem Druck, mit dem die Bremsklötze auf die Scheibe gedrückt werden, ab. In der Praxis spielen auch Verunreinigungen wie Staub, Nässe oder Ölrückstände eine Rolle. Um eine Verzögerung der Bremsung durch Wasser und Schmutz auf der Bremsscheibe zu verhindern, werden bei modernen Personenwagen während der Fahrt die Bremsbeläge automatisch von Zeit zu Zeit an die Bremsscheibe angelegt, um die Schicht mit den Verunreinigungen zu entfernen.