Система охлаждения двигателей Волги ГАЗ-3110 жидкостная закрытая с принудительной циркуляцией жидкости. Система охлаждения состоит из рубашки охлаждения двигателя, радиатора, водяного насоса, термостата, расширительного бачка и
соединительных шлангов и трубок. К системе охлаждения также подсоединен радиатор отопителя. Давление в системе создает водяной насос, который приводится в действие ремнем от коленчатого вала. Из насоса жидкость
подается в рубашку охлаждения двигателя. Из рубашки жидкость поступает в термостат. В зависимости от температуры жидкости дальше она проходит в водяной насос (при низкой температуре) или в радиатор (при высокой
температуре), откуда, охладившись, поступает в водяной насос.
На автомобилях с двигателем ЗМЗ–4062 установлен электрический вентилятор, закрепленный на кожухе вентилятора, который в свою очередь закреплен на радиаторе. На автомобилях с двигателями ЗМЗ–402 или ЗМЗ–4021
вентилятор приводится в действием ремнем от коленчатого вала двигателя. Система охлаждения заполнена охлаждающей жидкостью Тосол–А40М. Не рекомендуется заполнять систему охлаждения водой, так как в состав тосола
входят антикоррозионные и антивспенивающие присадки, а также присадки, препятствующие отложению накипи. Помимо этого, вода умеет меньшую температуру кипения, чем тосол или антифриз.