W typowym układzie ABS przy każdym z czterech kół zamontowany jest czujnik Halla mierzący prędkość obrotową koła. Czujnik ów wykrywa przesunięcie obok jego rdzenia stalowych występów „zębatki” umieszczonej na obwodzie piasty koła lub wewnątrz tarczy hamulcowej albo bębna. Wygenerowane w ten sposób sygnały przesyłane są do elektronicznego sterownika – dokonuje on analizy, które z kół zaczyna obracać się z różną prędkością niż inne i jakie jest jego opóźnienie. Po wykryciu takiej sytuacji sterownik wysyła sygnał otwarcia do odpowiedniego zaworu, ciśnienie hydrauliczne w tej gałęzi hamulca spada, co powoduje spadek intensywności hamowania i prędkość obrotowa koła znowu rośnie. W kolejnej fazie działania ciśnienie w układzie hydraulicznym zostaje przywrócone, koło jest hamowane itd. do kilkudziesięciu razy na sekundę. Oprogramowanie tego cyklu sterowania ciśnienia jest dość skomplikowane i wymaga uwzględnienia kilku zmiennych, a także możliwych błędów generowanych np. przez zmiany przyczepności, ruchy zawieszenia, odkształcenie opony, spadek sprawności hamulca, nieprzewidziane zmiany siły nacisku na pedał hamulca itp. Specjalne procedury należy stosować, gdy samochód wyposażono w mechaniczne blokady mechanizmów różnicowych i napęd na wszystkie koła.
Niektóre modele aut z mniej stabilnymi charakterystykami prowadzenia wymagają, by ABS realizował podczas hamowania na nawierzchni o niejednakowej przyczepności z dwóch stron pojazdu specjalną procedurę „opóźnienia przyrostu momentu skręcającego” (GMA, BTC). Jeżeli w pierwszej fazie hamowania przednie koło z większą przyczepnością wytwarza znacznie wyższą siłę hamowania niż koło przeciwne, to program urządzenia rozpoznaje tę sytuację i zmniejsza zbyt duże ciśnienie w obwodzie. W ten sposób – kosztem pewnego wydłużenia drogi hamowania – wydatnie zmniejsza się kąt skręcenia kierownicy potrzebny do utrzymania samochodu na prostoliniowym torze jazdy. Podobną funkcję może spełniać kompensacja skrętu kierownicy realizowana przez aktywny układ kierowniczy. Centralny element układu ABS to agregat hydrauliczny – szybko działająca pompa wraz z akumulatorem ciśnienia i elektrozaworami (w stosowanych jeszcze kilka lat temu układach ABS Bendix umieszczano spory akumulator ciśnienia płynu hamulcowego, zasilający także układ wspomagania hamulców).
Współczesny ABS to gdy spojrzymy nań z zewnątrz – niepozorne niewielkie urządzenie ze sterownikiem całkowicie zintegrowanym z agregatem hydraulicznym.