製冰機製冷系統是由製冷壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器四個基本部件組成。它們之間用管道依次連接，形成一個密閉的系統，製冷劑在系統中不斷地循環流動，發生狀態變化，與外界進行熱量交換。其工作原理如圖：
一、壓縮機吸氣壓縮
壓縮機在電機帶動下不停地轉動，吸入蒸發器內低溫低壓的汽態冷媒，把冷媒壓縮成高溫高壓汽態。壓縮機是製冰系統核心部件，為系統提供持續不斷的動力，讓製冰系統往復循環的工作。
二、冷凝器冷卻
高溫高壓的汽態冷媒進入冷凝器，冷凝器散熱排除多餘熱量，把高溫高壓的汽態冷卻成常溫常壓的液態。冷凝器有風冷、水冷和蒸發冷三種方式，其主要作用是把汽態冷媒冷卻成常溫液態冷媒。
三、膨脹閥節流
根據飽和壓力與飽和溫度——對應原理，降低製冷劑液體的壓力，從而降低製冷劑液體的溫度。將高壓常溫的製冷劑液體，節流成低溫低壓的液態製冷劑，為冷媒的蒸發創造條件。膨脹閥主要有閥體、感溫包、平衡管構成。主要作用節流降壓和調節流量。
四、蒸發器蒸發
節流後的低溫低壓的液態冷媒，進入蒸發器的低溫低壓汽態冷媒迅速蒸發汽態冷媒，並吸收熱量，使流入蒸發器內壁的水迅速降溫結冰，滾動的冰刀再將冰片切碎掉入儲冰櫃。蒸發器是製冰機重要部件，是製冰機製冰的部件，其作用是蒸發製冰。
五、總結
在製冰機製冷系統中，蒸發器、冷凝器、壓縮機和節流閥是製冰系統中必不可少的四大件，這當中蒸發器是輸送冷量和生產冰的設備。製冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實現製冰。壓縮機是心臟，起著吸入、壓縮、輸送製冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放出熱量的設備，將蒸發器中吸收的熱量連同壓縮機做功所轉化的熱量一起傳遞給冷卻介質帶走。節流閥對製冷劑起節流降壓作用、同時控制和調節流入蒸發器中製冷劑液體的數量，並將系統分為高壓側和低壓側兩大部分。實際製冷系統中，除上述四大件之外，常常有一些輔助設備，如電磁閥、乾燥器、截止閥、單向閥、壓力控制器等部件組成，它們是為了保障系統的可靠性和安全性而設置的。