汽車空調系統一般由冷凝器、儲液罐、壓縮機、高低壓管路、蒸發器、膨脹閥等組成。

其工作原理是：用戶啟動系統后，發動機帶動壓縮機工作，將氣態制冷劑壓縮成高溫高壓氣體排出。高溫高壓氣體經管路流入冷凝器，散熱降溫后冷凝成高溫高壓液態制冷劑流出。

接著，液態制冷劑進入干燥儲液器，經過干燥、過濾后流進膨脹閥。膨脹閥使制冷劑節流，變成低溫低壓液態，隨即進入蒸發器吸收空氣熱量，使空氣降溫吹出冷風，制冷劑吸熱蒸發成低溫低壓氣態，再被壓縮機吸入壓縮，如此循環產生制冷效果。壓縮機停止工作，制冷也隨之停止。

汽車空調系統不僅能制冷，還能制熱、換氣和凈化空氣，理想狀態下能將車內溫度控制在 20～28℃、相對濕度控制在 50～70％。

現在汽車多采用冷暖一體式空調系統，其布置型式是將蒸發器、暖風散熱器、離心式鼓風機、操縱機構等組裝成空調器總成。

汽車空調按控制方式分有手動拉線空調、手動電控空調、全自動空調。手動空調系統由 HVAC 總成、冷凝器、儲液干燥器、空調管路、壓力傳感器、空調控制面板、空調進風濾清器等組成。電控空調系統與手動類似，區別在于控制面板。全自動空調系統還多了若干傳感器。

壓縮機是空調系統的心臟，能提高制冷劑壓力并促使其循環流動。制冷劑有 R-12 和 R-134a 兩種，R-134a 更環保。冷凝器能將高溫高壓氣態制冷劑冷卻為液態，儲液干燥器可過濾水分雜質并儲存制冷劑。空調管道因要注入一定壓力制冷劑，所以采用金屬管道，高壓段有更高耐高壓要求。膨脹閥能節流使高溫高壓液態制冷劑變為低溫低壓液態。蒸發器里低溫低壓液態制冷劑吸熱變成氣態，鼓風機將冷卻后的空氣吹入車廂。