Maszyna chłodnicza to urządzenie, które przenosi ciepło z obszaru o niskiej-temperaturze do regionu o-wysokiej temperaturze metodami fizycznymi lub chemicznymi, uzyskując w ten sposób efekt chłodzenia. Jego podstawowa zasada opiera się na odwrotnym cyklu Carnota lub cyklu sprężania pary w termodynamice.
Zasada działania maszyny chłodniczej opiera się głównie na odwrotnym cyklu Carnota (model idealny) lub cyklu sprężania pary (zastosowanie praktyczne). Biorąc za przykład cykl sprężania pary, jego istotą jest uzyskanie wymiany ciepła poprzez proces zmiany fazowej czynnika chłodniczego (takiego jak freon, amoniak, dwutlenek węgla itp.):
Etap sprężania: Sprężarka spręża gazowy czynnik chłodniczy o niskiej-temperaturze i-ciśnieniu w gaz o wysokiej-temperaturze i-ciśnieniu. Proces ten zużywa energię elektryczną i zwiększa temperaturę czynnika chłodniczego.
Etap skraplania: gaz o-temperaturze i-ciśnieniu trafia do skraplacza, gdzie oddaje ciepło do środowiska zewnętrznego poprzez rozpraszanie ciepła (np. chłodzenie powietrzem lub chłodzenie wodą), a czynnik chłodniczy skrapla się do postaci cieczy-pod wysokim ciśnieniem.
Etap dławienia: ciecz-pod wysokim ciśnieniem jest dławiona przez zawór rozprężny lub rurkę kapilarną, powodując nagły spadek ciśnienia, który prowadzi do częściowego odparowania cieczy, pochłaniania ciepła z otoczenia i ochłodzenia.
Etap parowania: ciekły czynnik chłodniczy o niskiej-temperaturze i{1}}ciśnieniu dostaje się do parownika, pochłania ciepło z docelowej przestrzeni (takiej jak chłodnia) i całkowicie odparowuje, kończąc proces chłodzenia. Następnie gazowy czynnik chłodniczy powraca do sprężarki w celu cyrkulacji.