膨脹水箱是汽車冷卻系統中的重要部件。其作用主要有以下幾點：

首先，防止發動機溫度過高。發動機運行時產生大量熱能，溫度升高會使液體膨脹產生壓力，膨脹水箱能容納超出正常容量的冷卻液，避免壓力過大損壞部件。

其次，維持冷卻系統穩定壓力。發動機冷卻后，冷卻液收縮會形成負壓，膨脹水箱中的防凍液可被吸入冷卻系統，保持壓力平衡，確保冷卻液在適當壓力范圍內，維持系統穩定。

再者，緩沖系統壓力波動。通過吸收和釋放壓力，維持平穩水壓，這對水泵正常運轉很關鍵。

同時，膨脹水箱上的刻度標記方便車主觀察液位變化，及時檢查冷卻液量是否正常。

另外，實現水氣分離、平衡壓力。發動機工作時散熱系統內會產生蒸汽，壓力不斷變化。膨脹水箱能分離并儲藏蒸汽，平衡系統壓力。氣體可壓縮，冷卻液不可壓縮，所以膨脹水箱不能灌滿，液位高度不能高于上限也不能低于下限。

還能補充回水并減輕穴蝕。發動機氣缸振動時冷卻液產生氣泡和水擊，可能導致穴蝕，膨脹水箱的水氣分離作用可減輕穴蝕，其補水功能可減少空氣混入。

此外，保證散熱系統壓力和安全泄壓。膨脹水箱蓋子密封可建立一定壓力提高冷卻液沸點和性能，泄壓閥能在系統壓力過大時開啟泄掉壓力，避免嚴重損失。

最后，方便檢查冷卻液壽命質量，直觀觀察內部是否缺少冷卻液，有的車輛還在膨脹水箱內布置液位傳感器，及時提示司機冷卻液虧空情況。