Автомобиль Урал-4320 оборудован тремя автономными тормозными системами — стояночной, рабочей и вспомогательной. Последняя по конструкции аналогична вспомогательной тормозной системе автомобилей КамАЗ-5320 и КамАЗ-4310.
Стояночная тормозная система состоит из трансмиссионного тормозного механизма и механического привода.Тормозной механизм барабанный, с внутренним расположением колодок и с разжимным кулаком, смонтирован на валу раздаточной коробки.Механический привод тормозного механизма ручной, состоящий из системы тяг и рычагов. Для приведения в действие тормозного.
Рабочая тормозная система состоит из колесных тормозных механизмов и пневмогидравлического привода.
Тормозной механизм барабанный, с внутренними колодками и с гидравлическими цилиндрами. Каждый тормоз имеет два гидравлических цилиндра, приводящих в действие тормозные колодки.Конструктивно гидравлические цилиндры выполнены в одном корпусе. Тормоза взаимозаменяемые для всех колес.Пневмогидравлический привод тормозов состоит из последовательно соединенных одного пневматического и двух гидравлических контуров.
Пневматический привод является командной частью, гидравлический привод — исполнительной частью пневмогидравлического привода. Первый гидравлический контур приводит в действие тормоза переднего и среднего мостов, второй — тормоза заднего моста. Пневмогидравлический привод позволяет реализовать в тормозных системах достоинства как гидравлического, так и пневматического приводов.
Основными достоинствами гидравлического привода являются: малые габариты и масса вследствие высоких рабочих давлений; небольшое время срабатывания из-за несжимаемости жидкости; одновременное торможение всех колес независимо от величин зазоров между тормозными колодками и барабанами; высокий коэффициент полезного действия, так как потери энергии связаны в основном с перемещением маловязкой жидкости из одного объема в другой.
Основным недостатком гидравлического привода является применение мускульной энергии водителя для приведения в действие тормозов. Для машин со средней и тяжелой массой использование гидравлического привода без усилительных устройств не представляется возможным.
В пневматическом приводе для приведения в действие тормозов используется не мускульная энергия водителя, а энергия предварительно сжатого воздуха, что позволяет получить практически любые тормозные силы, необходимые для торможения машины, при небольших усилиях на тормозную педаль.