当发动机运行时，水泵会随着旋转提升冷却液的压力，促使冷却液强制循环。循环的冷却液能够带走发动机缸体、缸套和缸盖等部件的热量。如果冷却液温度未达到节温器的开启温度，温度降低后的冷却液会流到散热器水室，再由水泵泵入缸体重新参与冷却循环。
通常，汽车发动机冷却系统以水冷却为主，冷却液在气缸水道内循环，将受热的水引入散热器（水箱），通过风冷却后返回水道内。当开启车暖风装置时，冷却系统压力会使部分热水从缸盖出水铜管引出，进入暖风散热器。暖风机风扇的作用是使冷却液携带的热量被风扇吹出的风带走，然后通过送风管吹到风窗以进行除霜，或者从风门吹出供驾驶室取暖。
冷却液在管道中的流动状态至关重要。如果液体流动平稳，冷却过程会直接冷却与管道接触的液体，而如果通过在管道内制造湍流来混合所有液体，可以使与管道接触的液体保持温度，从而吸收热量，使管道内的全部液体有效利用。因此，液体的冷却速度取决于管道接触液体之间的温度差异。
在保养方面，需要注意冷却水的选用，应选择硬度低的河水，如井水，最好使用防冻液。同时，要关注各部件的技术状态，如发现散热器漏水，应及时修理；若水泵、风扇旋转有异响或摆动，应及时修复。如果发动机过热，应检查是否缺水，若缺水应停机并待降温后补充冷却水。若节温器工作不正常导致发动机温度过高或过低，应及时修复或更换。
风扇皮带的紧度也非常重要。皮带紧度过小会影响冷却风量，增加发动机工作负荷，且因打滑加速皮带磨损；而紧度过大会加速水泵轴承、发电机轴承的磨损。因此，应定期检查皮带紧度，必要时进行调整。如不符合规定，可通过改变发电机和调节臂的位置进行调整。
