El sistema de refrigeración funciona en circuito cerrado. Su función consiste en asegurar el equilibrio térmico en el motor, ya que sólo con temperaturas óptimas se consiguen condiciones de funcionamiento óptimas en el motor, es decir: alto rendimiento y combustión completa, lo que a su vez reduce las emisiones.

Como líquido de refrigeración se utiliza en el circuito de refrigeración una mezcla de agua y producto anticongelante y anticorrosivo, generalmente recomendado por el fabricante. El punto de ebullición de esta mezcla es superior al del agua, por lo que a una presión de 1,4 bar ef. la temperatura del líquido de refrigeración puede subir hasta 120°C.

El termostato regula el circuito de refrigeración en función de la temperatura del líquido de refrigeración. Con el motor frío, permanece sin activarse para que se alcance lo más rápidamente posible la temperatura de servicio del motor (pequeño circuito de refrigeración). Sólo a partir de una temperatura determinada, el termostato se activa, abriendo el gran circuito de refrigeración que incluye el radiador.

La bomba de agua accionada a través de una correa asegura la circulación del líquido de refrigeración y lo transporta, tras activación del termostato, del motor al radiador. En el radiador, el líquido de refrigeración caliente es refrigerado por el aire que recibe el radiador, cuando el coche corre, y adicionalmente, por el aire aspirado en su caso por el ventilador del radiador.