Die Kompressionskältemaschine nutzt den physikalischen Effekt der Verdampfungswärme beim Wechsel des Aggregatzustands von flüssig zu gasförmig.Das eingesetzte Kältemittel bewegt sich in einem geschlossenen Kreislauf und ändert nacheinander sein Aggregatzustand. Das anfangs gasförmige Kältemittel wird mittels eines Verdichters komprimiert, wodurch die Temperatur erhöht wird. Danach kondensiert es unter Wärmeabgabe, um anschließend als flüssiges Kältemittel entspannt zu werden, was wiederum zum Absinken der Temperatur führt. Im letzten Schritt verdampft das Kältemittel unter Wärmeaufnahme bei niedriger Temperatur. Der Kreislauf kann nun von vorne beginnen. Der Prozess muss von außen durch Zufuhr von mechanischer Arbeit (Antriebsleistung) über den Kompressor in Gang gehalten werden. Eine Kompressionskältemaschine wird im Gegensatz zu Absorptions- oder Adsorptionskältemaschen mit Strom betrieben. Die Funktionsweise der Kompressionskältemaschine ist ähnlich der einer Wärmepumpe. Das Kältemittel nimmt eine Wärmeleistung auf einem niedrigen Temperaturniveau auf und gibt sie unter Zuführung von technischer Arbeit auf einem höheren Temperaturniveau an die Umgebung ab. Die Bandbreite der Kompressionskälteanlagen reicht von relativ einfachen Kühlschrank-Kompressionskälteanlagen bis zu Großanlagen für Kühlhäuser oder zur Klimatisierung von Bergwerken. Man unterscheidet wassergeführte udn luftgeführte Systeme. Lufteführte Syssteme geben die Wärme aus dem Kältemittelkreis )meist mit Hilfe eines Ventilaotrs) direkt an die Außeluft ab. Wassergeführte Systeme benötigen eine zusätzlichen wassergeführten Rückkühlkreis (inkl. Verteilkreispumpe), der seine Wärme entweder in einem Trockenkühler (z.B. Tischkühler mit Ventilatoren) oder Nass-/Verdunstungskühler (z.B. Kühlturm) abgibt.