壓縮機、冷凝器、節流機構和蒸發器四個部件依次用管道連接成封閉的系統，充注適當制冷劑，就組成了最簡單的制冷機。其工作過程如下:
壓縮機吸入來自蒸發器的低溫低壓(蒸發溫度t0、蒸發壓力P0)制冷劑蒸氣，經壓縮機壓縮,變為高溫高壓(冷凝溫度tk.冷凝壓力Pk)制冷劑蒸氣，之后送入冷凝器，在冷凝壓力Pk條件下向冷卻介質(通常是常溫常壓下的水或空氣)放出熱量，并由高溫高壓氣態冷凝成高溫高壓液體。液化后的高溫高壓制冷劑液體進入節流機構，通過節流降溫降壓，達到蒸發壓力P0后進入蒸發器。由于在飽和狀態下制冷劑壓力由pk降為P0，導致其中部分液體會汽化。因此節流后的制冷劑為低溫低壓的兩相混合物，其中低溫低壓制冷劑液體在蒸發壓力p0條件下吸收被冷卻介質的熱量，汽化沸騰變成低溫低壓的蒸氣，隨即再次被壓縮機吸入，重復上述過程;而兩相混合物中的氣體進入蒸發器并不能夠吸熱汽化，因此也無制冷能力，這部分氣體被稱為閃發蒸氣。制冷劑在制冷系統中周而復始的發生狀態變化的工作過程叫作制冷循環。通過制冷循環制冷劑不斷吸收周圍空氣或物體的熱量，從而使室溫或物體溫度降低，以達到制冷的目的。
在制冷過程中，蒸發器源源不斷地從被冷卻介質中吸收熱量Q0，即對被冷卻介質產生制冷量Q0,而這些熱覺通過制冷劑載送到冷凝器，再釋放給冷卻介質，同時制冷劑在傳送熱量過程中需要壓縮機做功耗能W，在冷凝器也一并釋放給冷卻介質，因此冷凝器傳出的熱量包括兩個方面，即制冷量Q0和壓縮功率，這部分熱量稱為冷凝熱負荷Qk。Qk=Qo+W
在蒸氣壓縮式制冷循環中,制冷劑不斷發生狀態變化，并有多種狀態存在于系統當中，為了更好地了解制冷劑在不同位置所處的狀態，我們可以將制冷系統橫向分為兩部分，上部為高壓部分，制冷劑在這部分處于高壓—冷凝壓力PK狀態下，下部為低壓部分，制冷劑在這部分處于低壓—蒸發壓力P0狀態下;將制冷系統縱向也可分為兩部分，左部為液態部分，以液體制冷劑為主要存在形式(含少量閃發蒸氣)，右部為氣態部分，制冷劑在此為氣體狀態。
