Das Grundprinzip der Scheibenbremse gleicht dem, wonach alle Bremsen arbeiten: Ein sich mit den Rädern drehender Körper - hier die Bremsscheibe - wird durch Reibungswiderstand verzögert. Bei der Scheibenbremse wird dieser Widerstand von den Bremsklötzen ausgeübt, welche von Kolben (gewöhnlich hydraulisch betätigt) gegen die Scheibe gepresst werden. Das Gehäuse, in dem diese Kolben arbeiten, wird Bremszange oder Bremssattel genannt.
Auch für die Scheibenbremsen gilt, dass die effektive Bremskraft durch die Anpresskraft und den Reibbeiwert der Materialpaarung von Scheibe und Klotz bestimmt wird. Aus diesem Grund kam es im Laufe der Entwicklung zu Bremszangen, die beiderseits mehrere Kolben beherbergen und so höhere Anpresskräfte ermöglichen.

Zwei Bauarten

Scheibenbremsen lassen sich in zwei unterschiedliche Bauarten unterscheiden, die Festsattelbremsen und die Schwimmsattelbremsen.

Bei Festsattelbremsen ist die Bremszange fest angeordnet, und von beiden Seiten wirken Kolben über die Bremsklötze auf die Scheibe, die in einem Schacht der Bremszange läuft. Bei Schwimmsattelbremsen ist der eigentliche Bremssattel axial verschiebbar und besitzt nur auf einer Seite der Bremsscheibe einen (oder mehrere) Bremszylinder mit Arbeitskolben.
Beim Bremsen wirkt dieser Kolben über den Klotz auf die Scheibe, und der Reaktionsdruck bewirkt, dass der schwimmende Sattel auf der anderen Seite als Ganzes an die Scheibe herangezogen wird ? und mit ihm der zweite Bremsklotz.

Die Scheibenbremse ist der Trommelbremse entgegen der allgemeinen Meinung von der Wirkung her nicht überlegen - zumindest theoretisch nicht. In der Praxis bietet sie allerdings eine ganze Reihe von Vorteilen.
So sorgt ihre offene Bauweise für eine deutlich bessere Wärmeableitung und damit für bessere Bremsleistungen bei mehreren kurz aufeinander folgenden Bremsungen. Vor allem können bei Trommelbremsen aber schon geringe Reibwertdifferenzen an den Bremsen einer Achse (beispielsweise durch eingedrungene Feuchtigkeit) für stark unterschiedliche Bremswirkung sorgen - mit entsprechenden Folgen für die Spurhaltung.
Verantwortlich dafür ist die große innere Übersetzung der Trommelbremsen, die aus ihren selbstverstärkenden Eigenschaften resultiert. Scheibenbremsen kennen eine solche Selbstverstärkung nicht, deswegen benötigen sie auch häufig recht hohe Pedalkräfte - ein Nachteil, der durch den Einsatz von Bremskraftverstärkern an Bedeutung verlor.