工業冷水機組系統的運作是通過三個相互聯系的系統：制冷劑循環系統、水循環系統、電器自控系統。

制冷劑循環系統：

蒸發器中的液態制冷劑吸收水中的熱量并開始蒸發，最終制冷劑與水之間形成一定的溫度差，液態制冷劑亦完全蒸發變為氣態，后被壓縮機吸入并壓縮（壓力和溫度增加）,高溫的氣態制冷劑通過風冷冷凝器或水冷冷凝器散熱，溫度下降并凝結成液體。通過膨脹閥（或毛細管）節流后變成低溫低壓制冷劑進入蒸發器，完成制冷劑循環過程。

水循環系統：

水泵負責將水從水箱抽出泵到用戶需冷卻的設備，冷凍水將熱量帶走后溫度升高，再回到冷凍水箱中。

電器自控系統：

包括電源部分和自動控制部分。電源部分是通過接觸器，對壓縮機、風扇、水泵等供應電源。自動控制部分包括溫控器、壓力保護、延時器、繼電器、過載保護等相互組合達到根椐水溫自動啟停，保護等功能。