工業冷水機組系統的運作是通過三個相互聯系的系統來工作的：制冷劑循環系統、水循環系統、電器自控系統。

工業冷水機制冷循環

蒸發器中的液態制冷劑吸收水中的熱量并開始蒸發，制冷劑與水之間形成一定的溫度差，液態制冷劑亦完全蒸發變為氣態，后被壓縮機吸入并壓縮（壓力和溫度增加）,氣態制冷劑通過冷凝器（風冷/水冷）釋放熱量，凝結成液體。通過膨脹閥（或毛細管）節流后變成低溫低壓制冷劑進入蒸發器，完成制冷劑循環過程。

工業冷水機水循環

水泵負責將水從水箱抽出泵到用戶需冷卻的設備，冷凍水將熱量帶走后溫度升高，再回到冷凍水箱中。

工業冷水機電器自控

包括電源部分和自動控制部分。

電源部分是通過接觸器，對壓縮機、風扇、水泵等供應電源。

自動控制部分包括溫控器、壓力保護、延時器、繼電器、過載保護等相

互組合達到根椐水溫自動啟停，保護等功能。

一般10P以上采用水冷式散熱，10P以下采用風冷式散熱。

 風冷式工業冷水機一般為整體機，及蒸發器、壓縮機和冷凝器做在一起。對于稍大功率的風冷式工業冷水機，則需要考慮其工作時冷凝器散熱風扇的散熱問題。在空調廠房里應用，整體機需要設置排風道將散熱風扇吹出的熱量引到室外。