ระบบปรับอากาศภายในรถยนต์ เป็นระบบทำความเย็นแบบอัดไอหรือก๊าซ (Vapor Compression System) โดยที่คอมเพรสเซอร์ (Compressor) จะดูดสารทำความเย็นจากอีวาโปเรเตอร์ (Evaporator) หรือเปรียบเสมือนปั้มน้ำภายในบ้านต่างกันเพียงแต่ปั้มน้ำจะดูดน้ำที่เป็นของเหลว แต่คอมเพรสเซอร์แอร์จะดูดสารทำความเย็นซึ่งมีสถานะเป็นไอหรือก๊าซ โดยคอมเพรสเซอร์ (Compressor) จะทำหน้าที่อัดสารทำความเย็นออกไปที่คอนเดนเซอร์ (Condenser) ทำให้สารทำความเย็นมีอุณหภูมิและความดันเพิ่มสูงขึ้น และเมื่อมีแรงดันที่เพียงพอคอมเพรสเซอร์จะถูกตัดการทำงานโดยเทอร์โมสตัท (Thermostat) หรือเทอร์มิสเตอร์ (Thermister) เป็นตัวชี้วัดว่าเวลาไหนคอมเพรสเซอร์ต้องทำงานและเมื่ออุณหภูมิในห้องโดยสารต่ำจนได้อุณหภูมิที่อยู่ในระดับพอดี เทอร์โมสตัท (Thermostat) หรือเทอร์มิสเตอร์ (Thermister) จะสั่งให้คอมเพรสเซอร์หยุดการทำงาน เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดแรงดันที่สูงจนเกินไป ซึ่งอาจจะเป็นอันตราย อาจเกิดการระเบิดของท่อทางต่าง ๆ ของระบบน้ำยาได้ แต่ในระบบของรถรุ่นใหม่ จะมีเซนเซอร์ที่ตรวจจับแรงดันและมีตัวระบายน้ำยาออกหากเกิดแรงดันที่สูงเกินค่ากำหนด จากนั้นเมื่อสารทำความเย็นไหลผ่านแผงคอนเดนเซอร์ (Condenser) ที่อยู่ในตำแหน่งด้านหน้าของรถ หรือที่ทางช่างเรียกว่า “แผงรังผึ้ง” ซึ่งจะทำหน้าที่ให้อุณหภูมิของสารทำความเย็นลดต่ำลง จากนั้นสารทำความเย็นจะควบแน่นกลายเป็นของเหลว และไหลต่อไปยังรีซีฟเวอร์ (Receiver) หรือไดร์เออร์ (Drier) เพื่อกรองสิ่งสกปรกและความชื้นที่ปนเปื้อนในสารทำความเย็น หรือตัวกรองสารทำความเย็น ซึ่งตัวกรองนี้จะต้องมีการเปลี่ยนไส้กรองตามระยะทางที่กำหนด หรือเมื่อมีการเปิดระบบของท่อทางน้ำยาแอร์ เพื่อป้องกันการอุดตันของท่อทางน้ำยาแอร์ที่จะต้องไหลไปที่เอ็กเพ็นชั่นวาล์ว (Expansion Valve) หรือวาล์วแอร์ ซึ่งจะทำหน้าที่ฉีดสารทำความเย็นหรือน้ำยาแอร์ให้เป็นฝอยละอองเข้าไปในอีวาโปเรเตอร์ (Evaporator) หรือตู้แอร์ เพื่อทำให้สารทำความเย็นมีความดันต่ำและเกิดการแลกเปลี่ยนความร้อนภายในห้องโดยสารให้มีอุณหภูมิที่ต่ำลง จากนั้นเมื่อน้ำยาแอร์มีสถานะกลายเป็นก๊าซก็จะถูกดูดเข้าไปในคอมเพรสเซอร์ (Compressor) เพื่อเริ่มต้นการทำงานใหม่อีกครั้ง

เครื่องปรับอากาศรถยนต์มีอยู่ 2 แบบ

แบบเทอร์โมสตัท เทอร์โมสตัทประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญ 2 ส่วน คือ สวิตซ์ปรอท (mercury switch) และขดลวดเทอร์โมมิเตอร์ สวิตซ์ปรอทเป็นหลอดแก้วขนาดเล็กที่มีปรอทบรรจุอยู่เล็กน้อย ภายในหลอดแก้วมีเส้นลวด 3 เส้น เส้นแรกพาดไปตามความยาวที่ก้นหลอด ส่วนอีก 2 เส้นต่ออยู่กับปลายด้านซ้ายและขวาของหลอดแก้ว ส่วนขดลวดเทอร์โมมิเตอร์ประกอบขึ้นจากโลหะ 2 ชนิดซึ่งมีการขยายหรือหดตัว เมื่อได้รับความร้อนแตกต่างกันมาประกบกันและม้วนเป็นก้นหอย โดยปลายข้างหนึ่งจะติดกับสวิตซ์ปรอท เมื่อต้องการให้เครื่องปรับอากาศทำงานจะต้องสับสวิตซ์ทำให้สวิตซ์ไปหมุนขดลวดและสวิตซ์ปรอทและปรอทจะไหลไปในทิศทางตรงกันข้ามกันจนกระทั่งสัมผัสกับเส้นลวด ทำให้กระแสไฟฟ้าครบวงจรและเครื่องปรับอากาศทำงาน ทำให้อุณหภูมิในห้องเย็นลงขดลวดเทอร์โมมิเตอร์ก็จะหดตัวเข้าอย่างช้า ๆ ดึงให้สวิตซ์ปรอทเอียงไปอีกทางจนกระทั่งปรอทไม่สัมผัสกับเส้นลวด วงจรก็จะขาดและเครื่องปรับอากาศก็จะหยุดทำงาน หรือที่เรียกว่า “ตัด” อุณหภูมิในห้องก็จะอุ่นขึ้นเรื่อย ๆ จากนั้นขดลวดเทอร์โมมิเตอร์ก็จะเริ่มคลายตัวออกและวงจรติดเครื่องปรับอากาศก็จะกลับทำงานอีกครั้ง
เทอร์มิสเตอร์ เป็นสารกึ่งตัวนำที่การเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทาน โดยเมื่ออุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นค่าความต้านทานจะลดต่ำลง และเมื่ออุณหภูมิลดลงค่าความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์จะสูงขึ้น เทอร์มิสเตอร์จะยึดตัวอยู่กับครีบของอีวาโปเรเตอร์และจะรับอุณหภูมิจากผิวของครีบ อุณหภูมิจะถูกควบคุมโดยการเปรียบเทียบสัญญาณจากเทอร์มิสเตอร์และสัญญาณจากความต้านทานที่ควบคุมอุณหภูมิ จากนั้นแอมพริฟลายเออร์จะส่งผลไปยังคลัทช์แม่เหล็กให้จับและปล่อย ดังนั้นจึงเป็นเหตุให้สารทำความเย็นไหลจากคอมเพรสเซอร์ไปยังอีวาโปเรเตอร์หรือตัดการไหลของสารทำความเย็น จากผลอันนี้อุณหภูมิของอีวาโปเรเตอร์จึงมีการเปลี่ยนแปลง ดังนั้น จึงเป็นการควบคุมอุณหภูมิของอากาศที่ผ่านออกจากอีวาโปเรเตอร์และการทำงานแต่ละส่วนของส่วนประกอบต่างๆ