ฟังก์ชั่นของหน่วยทำความเย็นแบบระบายความร้อนด้วยอากาศอาจดูเหมือนชัดเจนเนื่องจากได้รับการออกแบบให้ทำความเย็นให้กับเนื้อหา แม้ว่าระบายความร้อนด้วยอากาศกระบวนการอาจดูเรียบง่าย มีความรู้ด้านวิศวกรรมมากมายในการผลิตเครื่องทำความเย็นแบบระบายความร้อนด้วยอากาศที่อุณหภูมิต่ำ ทฤษฎีพื้นฐานของเครื่องทำความเย็นแบบระบายความร้อนด้วยอากาศขึ้นอยู่กับการถ่ายเทความร้อนหรือการกำจัดความร้อนออกจากของเหลวอุ่นเช่นน้ำ
กระบวนการถ่ายเทความร้อนเริ่มต้นจากเครื่องระเหยที่มีสารทำความเย็นอยู่ในท่อมัดล้อมรอบ เมื่อของไหลไหลผ่านท่อ ความร้อนจะถูกดูดซับจากสิ่งที่อยู่ภายในหลอดจนเกิดเป็นไอร้อนยวดยิ่ง หน่วยคอมเพรสเซอร์จะดึงไอเย็นออกจากเครื่องระเหยและส่งไปยังคอนเดนเซอร์ซึ่งจะเพิ่มอุณหภูมิและความดัน ในท่อของคอนเดนเซอร์ สารทำความเย็นจะกลายเป็นของเหลว Sub Cooled ซึ่งหมายความว่าความร้อนถูกปฏิเสธ
ของเหลวที่มีแรงดันจะเคลื่อนที่ผ่านอุปกรณ์ขยายตัวและกลับไปยังเครื่องระเหย ซึ่งความดันและอุณหภูมิจะลดลง วงจรนี้จะเสร็จสิ้นเมื่อสารทำความเย็นไหลย้อนกลับไปยังคอยล์น้ำเย็นที่คอยดูดซับความร้อนมากขึ้น
