冷水机组运行时，制冷压缩机将水热交换器内的低压低温制冷气体吸入气缸，经过压缩机压缩，使之转换成压力和温度都较高的气体，进入冷凝器内，高温高压的制冷剂气体与冷却介质水进行热交换，把热量传给水，而制冷剂气体凝结为高压液体。高压液体经节流降压后进入蒸发器。在蒸发器内，低压液体制冷剂汽化，吸收周围介质（水）的热量，从而使水降温冷却，成为所需要的低温冷冻水。水热交换器中汽化后的低温制冷剂气体又被压缩机吸入压缩，这样周而复始，不断循环，不断制造冷冻水，以满足生产工艺的需求。

冷水机应用于塑料加工机械成型模具冷却，能够大大提高塑料制品表面光洁度，减少塑料制品表面纹痕和内应力，使产品不缩水、不变形，便于塑料制品的脱模，加速产品定型，从而极大地提高塑料成型机的生产效率；冷水机应用于数控机床、坐标镗床、磨床、加工中心、组合机床以及各类精密机床主轴润滑和液压系统传动媒的冷却，能够精确地控制油温，有效地减少机床的热变形，提高机床的加工精度。

冷水机组分为风冷式冷水机组和水冷式冷水机组两种，根据压缩机又分为螺杆式冷水机组和涡旋式冷水机组，在温度控制上分为低温工业冷水机和常温冷水机，常温机组温度一般控制在0度-35度范围内。低温机组温度控制一般在0度至-100度左右。