O princípio de funcionamento dos condicionadores de ar nada mais é do que a troca de temperatura do ambiente interno pelo externo, através da passagem do ar pela serpentina do evaporador (radiador frio) que, por contato, sofre queda de temperatura, diminuindo a umidade relativa do ar.
A refrigeração é possível graças às mudanças de estado do refrigerante, ora em estado líquido (alta pressão), ora gasoso (baixa pressão). Ao mudar do estado líquido para o gasoso, processo chamado de evaporação, o refrigerante absorve o calor do ar dentro do habitáculo, superaquecendo o fluído. De modo inverso, ao passar do estado gasoso para o líquido, o refrigerante perde calor na parte externa do veículo, processo chamado de condensação, no qual o gás refrigerante recebe super-resfriamento. Ou seja, perde o calor absorvido no evaporador.
Quando alcançada a temperatura desejada, é feita leitura através de um sensor localizado no evaporador que este por sua vez desliga o compressor, fazendo com que o equipamento mantenha a temperatura de conforto humano por algum tempo. Qualquer variação nessa temperatura automaticamente aciona o compressor novamente.