汽車空調制冷原理同其他制冷裝置原理相同。制冷劑工質以液態(tài)在蒸發(fā)器中吸熱制冷，低溫液體吸收汽化潛熱變成制冷劑氣體被壓縮機吸入并壓縮，被壓縮的氣體壓力和溫度都增高，之后流進冷凝器，冷凝器以風冷?穴汽車空調均為風冷?雪對制冷劑氣體進行冷凝，冷凝后的高溫高壓液體儲存在冷凝器底部及儲液器中，冷凝時放出的熱量由風機帶出并散到車外，當高溫高壓的液體流經膨脹閥后，以低溫低壓的液體狀態(tài)再進入蒸發(fā)器吸收汽化潛熱而制冷，如此完成制冷循環(huán)。
汽車空調和其它空調制冷都一樣。把溫度通過人為的方式使它下降（或者說把溫度從較高的物體轉移給較低的物體）叫做“人工制冷”，簡稱“制冷”。
蒸汽壓縮循環(huán)式制冷（空調）系統都是通過四個過程來完成的。即：節(jié)流過程——蒸發(fā)過程——壓縮過程——冷凝過程。
節(jié)流，通過節(jié)流裝置，即節(jié)流閥（也稱調節(jié)閥或膨脹閥，在汽車空調中通常叫膨脹閥或孔管）。制冷劑的高壓液體經過閥的狹窄通道使其流量和壓力得到節(jié)流變小而成為低壓液體進入蒸發(fā)器，此時制冷劑的流量和壓力雖然變了，但制冷劑的液體形態(tài)仍未改變。
蒸發(fā)，通過熱交換裝置，即蒸發(fā)器。低壓液體在其中與外界（駕駛室）內的熱量進行熱交換（即傳熱，實際為吸熱）而產生沸騰（汽化）現象。從而使空間的溫度不斷得到降低。沸騰（汽化）后產生低壓制冷劑蒸氣，從而改變了制冷劑的形態(tài)，由低壓液體改變成低壓氣體，但壓力未改變。
壓縮，通過氣體壓縮裝置，即制冷壓縮機。低壓低溫制冷劑氣體被壓縮機吸入，經過壓縮，變?yōu)楦邏焊邷貧怏w排出。在這其間只改變了壓力，氣體的形態(tài)未改變。
冷凝，通過熱交換裝置，即冷凝器（也稱散熱器）。高壓高溫制冷劑氣體在其中將熱量傳遞給外界（實際為放熱）而冷凝（冷卻）成高壓液體，從而又改變了制冷劑的形態(tài)，由高壓蒸氣改變成高壓液體，但壓力未改變。
整個制冷過程就是通過這四個裝置形成一個循環(huán)系統來完成的，系統用管道將此連接，制冷劑在此系統中如此反復循環(huán)，從而不斷使溫度得到降低。
為了使制冷能正常進行，系統在冷凝器通向膨脹閥之間加設了儲液干燥器（通常稱干燥過濾器或干燥瓶）。干燥和過濾制冷劑中的水份和雜質，并儲存制冷循環(huán)所需要的制冷劑。
此外還有一些附屬裝置，如冷凝器用的散熱電子風扇，蒸發(fā)器用的鼓風機，這些都是必不可少的。有些在低壓側蒸發(fā)器至壓縮機之間還加設了氣液（油）分離器等。為了使空調系統能安全自動運行，系統在高低壓側分別設置了壓力控制器（壓力開關）；低壓側的蒸發(fā)器上設置了溫度控制器（溫度感應器或傳感器）；整個電氣系統由電腦或控制器控制，實現自動化運行。
