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首先，要搞清楚空调系统的组成零件，别看下图很多小部件，实际上空调系统就4个总成零件：压缩机，冷凝器，管路和空调箱（图中右半部分，整体装在仪表台底下）。另外有一个流动的工质——制冷剂R134a，它以气体和液体两种形态在系统内流转，并始终与外界隔绝。
压缩机是系统的心脏，促使制冷剂像血液一样在系统内流动。它固定在汽车发动机上，一般在发动机侧面底部，通过皮带由发动机带动。所以必须启动发动机，空调系统才能开始工作，不然车内只能吹自然风，没有冷风。顾名思义，压缩机的作用就是压缩气态的R134a。气态R134a来自于空调箱（内部有个蒸发器），压力只有2-3公斤；经压缩机压缩后，R134a的压力达到了16公斤左右，从出口管路进入了冷凝器，此时R134a还是气态的，温度约为120度。
空调冷凝器装在汽车最前面，透过前保格栅，看到就是冷凝器。汽车行驶时，有大量高速气流通过，带走热量。高压高热的气态R134a进入冷凝器后，在冷凝器偏管内流动（不能泄露），散发大量热量。这些热量被行驶时的高速气流带走，达到冷却的效果，R134a的温度降到到70-80度，压力几乎不变，因为压缩机在后面不停的压缩。这个过程中因为温度降低，R134a由气体变成了液体，跟水蒸汽降温变成水是一个道理。从冷凝器出来，高压液态的R134a经空调管流入空调箱。
空调箱是个大的塑料壳子，装在仪表台底下，不能直接看到。从发动机舱可以看到两根铝管挨得很近，通到了车内，那就是通向空调箱的管路。在铝管连接空调箱入口处，有个叫TXV的阀门。这个阀门只有针孔大小，但其大小可以自动调节。上图中有错误，红色黄色两跟管子应该连接到TXV阀门。这个阀门后面连着空调箱里面一个叫蒸发器的部件。蒸发器跟冷凝器结构类似，但是一个是散热，一个是吸热。高压液态的R134a从冷凝器、高压管流过来，通过TXV阀门，因为阀门很小，所以流到后面蒸发器里面的R134a也很少，但是空间很大，所以压力迅速会降低，R134a就会变成气体（为什么这个部件叫蒸发器？）。在这个气化的过程中，R134a会迅速降温，并吸收大量的热量，水烧开变成水蒸气不也要吸收很多热量嘛，可以认为R134a也被烧开了，只不过是通过节流膨胀的方法实现的。热量被R134a吸走后，蒸发器表面的温度很低，一般控制在2度左右，低了会在表面结冰，高了不制冷。此时，启动空调风扇，空气循环流经冰凉的蒸发器后，吹到脸上的就是冷风了。
但气态的R134a继续密封在蒸发器里面，经管路流回压缩机，被重新压缩。开始下一个循环。
上面提到两跟主要管路，一根输送的是气态的R134a,从蒸发器流回压缩机的，温度会比较低，大概5-10度，压力大约3公斤左右，所以这根管子被叫做气管，或者低压管；另外一根输送的是液态的R134a，从冷凝器流向TXV阀门，温度大约70度，压力15-16公斤左右，所以被叫做液管，或者高压管。温度不同可以用手感觉出来，液管比较细，气管相对粗一点。
虽然汽车空调系统的原理都是一样的，但不同的车辆空调性能不一样。主要的影响因素有压缩机的排量和效率（越大制冷越好，但耗油），冷凝器的有效面积，蒸发器的功率和有效面积，空调鼓风风量的大小，车内空间的大小等影响。最终系统的制冷性能是一个折衷的结果。
