汽車冷凝器的工作原理是將從壓縮機出來的高壓高溫制冷劑冷卻成高壓低溫液體，從而完成制冷循環。

在這一過程中，制冷劑進入蒸發器后壓力減小，變成低壓氣體并吸收熱量，使得蒸發器表面溫度降低，再經風扇將冷風吹出。

而在冷凝器中，制冷劑要通過一根長長的管子，通常盤繞成螺線管，為了提高效率，常用導熱性能強的金屬如銅來輸送蒸汽，并在管道上附加翅片加快散熱速度。有的還使用風扇迫使空氣通過散熱片帶走熱量。

汽車冷凝器的另一種工作方式是，將從蒸發器中吸熱并汽化的制冷劑蒸汽，通過壓縮機提升至高壓狀態，引入冷凝器后，高壓的制冷劑蒸汽釋放熱量，通過外部冷卻介質如空氣或冷卻液的流動將熱量帶走，使制冷劑蒸汽逐漸冷卻并凝結成液態。

經過冷凝后的液態制冷劑，再通過節流閥降低壓力和溫度，形成低溫低壓的液態制冷劑，然后再次送入蒸發器，開始新的吸熱汽化循環。

冷凝器按冷卻介質種類不同可分為四大類。一是蒸發—冷凝式，依靠另一個制冷系統中制冷劑的蒸發產生冷效應去冷卻傳熱間壁另一側的制冷劑蒸汽，促使其凝結液化。二是空氣冷卻式，制冷劑放出的熱量被空氣帶走，空氣可以自然對流，也可利用風機強制流動，常用于氟利昂制冷裝置在供水不便或困難的場所。三是水冷卻式，制冷劑放出的熱量被冷卻水帶走，冷卻水可一次性使用或循環使用，按結構型式又分立式殼管式、臥式殼管式和套管式等。四是水—空氣冷卻式，制冷劑同時受到水和空氣冷卻，主要依靠冷卻水在傳熱管表面蒸發，從制冷劑一側吸取大量熱量作為水的汽化潛熱，空氣主要用于加快水的蒸發帶走水蒸氣，這類冷凝器耗水量少，在空氣干燥、水質水溫低而水量不充裕的地區是優選型式，按結構型式不同又分蒸發式和淋激式兩種。