Роторные модели использовались КГБ и ГАИ, однако ресурс их двигателей был невелик. Для более широкого использования теми же службами завод выпустил некоторое количество ГАЗ-3102 с двигателем V8, продолжив давнюю традицию втискивания большого 8-цилиндрового мотора в свои машины среднего размера. Первым в этом ряду стал появившийся в 1977 г. в рамках программы разработки модели 3102 экспериментальный ГАЗ-31011 с двигателем объемом 4250 см/3, мощностью 160 л. с. и автоматической трансмиссией.
За ним в 1985 г. последовал также экспериментальный ГАЗ-31014 с двигателем ЗМЗ-505.10, V8, объемом 5530 см/3 и мощностью 220 л. с, с двумя 4-камерными карбюраторами, и автоматической коробкой передач. И то и другое было заимствовано у «Чайки» ГАЗ-14. Серийными автомобилями с двигателем V8 стали ГАЗ-31012 с мотором ЗМЗ-503.10, V8, объемом 5530 см/3 и мощностью 195 л. с, с одним 4-камерным карбюратором, выдававшим внушительный крутящий момент — 450 Нм при 2500 об/мин, и ГАЗ-31013 — та же машина, но с электронным зажиганием.
Обе оснащались 3-ступенчатой автоматической коробкой передач и производились с 1986 г. Внешне очень схожие со стандартным ГАЗ-3102, они сохранили «набычившуюся» осанку предшествующих моделей «Волги» с двигателем V8, которую лишь слегка подкорректировала 90-кг свинцовая плита под настилом багажника, повышавшая сцепление ведущих колес с дорогой. Это были самые быстрые машины на российских дорогах, даже быстрее Mercedes Benz 500: на скорости 100 км/ч двигатель «Волги» работал лишь на четверти своей мощности Понятно, что управлять этим автомобилем следовало аккуратно, особенно на скользкой дороге, где небрежная работа акселератором легко могла отправить машину «гулять по степи».
Неброской внешностью ГАЗ-31012 и ГАЗ-31013 наделили намеренно. Машины выглядели как обычные ГАЗ-3102, а потому при использовании их милицией не привлекали к себе внимание.
Впрочем, водители быстро научились их распознавать, так как на милицейских машинах стояли особые антенны и в большинстве случаев имелись две выхлопные трубы (некоторые специально дорабатывались и имели лишь один выхлопной патрубок). В сущности, эти автомобили были изделиями ручной работы.
Они имели особенно качественную окраску кузова, ограниченность серий позволяла оснащать их разнообразным дополнительным оборудованием. На всех машинах имелся усилитель рулевого управления, на некоторых — электрические стеклоподъемники и кондиционеры.
Хотя эти автомобили использовались КГБ, а после распада Советского Союза его преемницей — ФСБ, они по мере старения и появления более подходящих иностранных марок продавались, переходя в руки частных владельцев.
Машины эти по-прежнему редки и на вторичном рынке появляются нечасто. Общее количество собранных для КГБ автомобилей на основе кузова ГАЗ-24 неизвестно.
Последние были выпущены в 1995 г. Большинство ранних экземпляров, созданных до появления машин на базе ГАЗ-3102, были утилизированы с окончанием срока их службы в органах, но отдельные экземпляры оказались в частных руках.
О владельце любой «Волги» с двигателем V8 можно сказать, что он располагает очень мощным автомобилем, который, однако, не так просто поддерживать на ходу. Нелегко находить запасные части для двигателя и трансмиссии.
В большую проблему превращается капремонт, так как двигатель слишком велик для кузова автомобиля.
Некоторые узлы, в частности усилитель рулевого управления, ненадежны и требуют регулярного обслуживания, что также проблематично, поскольку далеко не все механики знакомы с их конструкцией. Кроме того, машины потребляют немало высококачественного топлива — около 20 л на 100 км пробега, — которое в советские времена специально импортировалось из Финляндии.
Наконец, непросто дается пуск двигателя в холодную погоду, и в инструкции для КГБ рекомендовалось содержать автомобили в отапливаемом гараже.
ГАЗ-3102 послужил основой для создания ряда прототипов, не ставших серийно выпускаемыми машинами.
В 1983 г. это был ГАЗ-31025 с дизелем Indenor объемом 2112 см/3 и мощностью 70 л. с; в 1987 г. был создан лимузин ГАЗ-3102Л с увеличенной колесной базой; в 1989 г. появился ГАЗ-31015 с двигателем Mercedes объемом 2600 см/3 и мощностью 166 л. с.