O funcionamento parte através do compressor, quando a pressão no seu lado superior e a sucção no inferior fazem com que o líquido refrigerante flua do receptor para a válvula de expansão. Esta válvula introduz o refrigerante no evaporador  como gás  onde esse troca calor com a água￼ que passa pela serpentina. O refrigerante sai do evaporador e entra no compressor como um gás frio a baixa pressão e sai como um gás aquecido a alta pressão, passando, em seguida, pelo condensador, onde é resfriado pela água de condensação até se condensar, retornando ao receptor como líquido. No fim do processo, a água de condensação é bombeada para a torre de resfriamento.
Os chillers têm a potência medida em toneladas de refrigeração (TR), com os mais usuais variando de 5 a 5.000TR e sendo capazes de trabalhar com uma grande variação de temperatura, podendo até ser negativa quando utilizados aditivos. Cada TR equivale à 12.000 BTUs.
Os equipamentos são muito flexíveis quanto à instalação, mas são de grande porte e necessitam de transporte especializado. Sua estrutura é feita de chapa de aço quimicamente tratada, pintura eletrostática com pó epóxi e peças internas de chapa de aço galvanizada.
Uma das grandes vantagens dos chillers é que, apesar de funcionar à eletricidade, o seu consumo é extremamente baixo; gerando um ótimo custo-benefício. Além disso, os aparelhos são eficientes e possuem grande durabilidade.