汽車空調制冷系統的工作原理是通過蒸汽壓縮式制冷方式實現的。

發動機驅動壓縮機，將氣態制冷劑從蒸發器抽出并壓入冷凝器。在冷凝器中，高壓氣態制冷劑液化并釋放熱量，熱量被車外空氣帶走。

經冷凝器冷卻降溫后的中溫高壓氣體流向膨脹閥，膨脹閥使氣體制冷劑噴向蒸發箱。在蒸發箱里，制冷劑汽化吸收周圍熱量，從而使周圍變冷。汽化的制冷劑再被送回壓縮機，如此循環。

整個制冷系統主要由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器、儲液干燥器、空調管路及控制系統組成。

壓縮機壓縮制冷劑氣體，提高其壓力。冷凝器將氣體冷凝成液體并散熱。膨脹閥節流，將中溫高壓液態制冷劑變成低溫低壓霧狀濕蒸汽。蒸發器讓低溫液體與外界空氣熱交換，吸熱氣化。儲液干燥器貯液和過濾管路中水分。

當按下 A/C 鍵，空調壓縮機開始工作，會增加汽車油耗和發動機負擔。汽車空調制冷時功率約占發動機輸出功率的 10%~15%，所以制冷比制熱更費油。

制冷系統使用時間長了可能出現故障影響制冷效果，比如密封件老化導致制冷劑泄露，冷凝器臟污或電子扇故障影響冷卻，空調濾清器臟污或鼓風機不正常導致出風口風量小，壓縮機工作不正常等。若出現不制冷的情況，可以從這些部件入手檢查。