干式冷卻塔的工作原理是通過一個表面進行熱傳遞，該表面利用對流熱傳遞將工作流體與環(huán)境空氣分離，例如在管-空氣換熱器中。它們不使用蒸發(fā)。

濕冷卻塔（或開路冷卻塔）的工作原理是蒸發(fā)冷卻。工作液和蒸發(fā)液（通常是水）是同一種液體。

流體冷卻器（或閉路冷卻塔）是將工作流體通過管束的混合物，在管束上噴灑清水并施加風扇引風。由此產(chǎn)生的傳熱性能更接近于濕冷卻塔，其優(yōu)點是干冷器可以保護工作流體不受環(huán)境暴露和污染。

在濕冷卻塔（或開路冷卻塔）中，如果空氣相對干燥（見露點和濕度），溫水可以冷卻到低于環(huán)境空氣干球溫度的溫度。當環(huán)境空氣被抽過一股水流時，一小部分水會蒸發(fā)，而蒸發(fā)該部分水所需的能量則來自剩余的水，從而降低了水的溫度。每磅蒸發(fā)水（2 MJ/kg）吸收大約970 Btu的熱能。蒸發(fā)導致飽和空氣條件，將塔處理的水的溫度降低到接近濕球溫度的值，該值低于環(huán)境干球溫度，這是由環(huán)境空氣的初始濕度決定的差異。

為了獲得更好的性能（更多的冷卻），一種叫做填充的介質(zhì)被用來增加表面積和空氣和水流之間的接觸時間。噴濺填充物包括放置的材料，以中斷水流，導致噴濺。薄膜填料是由水流過的材料薄片（通常是PVC）組成。這兩種方法都增加了流體（水）和氣體（空氣）之間的表面積和接觸時間，以改善熱傳遞。