干式冷卻塔的工作原理是利用對流傳熱，通過將工作流體與環(huán)境空氣分離的表面進行傳熱，例如在管道到空氣換熱器的過程中。它們不使用蒸發(fā)。

濕式冷卻塔(或開式冷卻塔)的工作原理是蒸發(fā)冷卻。工作液和蒸發(fā)液(通常是水)是一回事。

液體冷卻器(或閉路冷卻塔)是將工作流體通過管束的混合裝置，在管束上噴灑清水，并施加風(fēng)機誘導(dǎo)的通風(fēng)。由此產(chǎn)生的傳熱性能更接近于濕式冷卻塔的傳熱性能，其優(yōu)點是使用干式冷卻器保護工作液不受環(huán)境暴露和污染。

在濕式冷卻塔(或開環(huán)式冷卻塔)中，如果空氣相對干燥(見露點和濕度計)，溫水可以冷卻到低于周圍空氣干球溫度的溫度。當(dāng)周圍的空氣被拉過水流時，一小部分水蒸發(fā)了，蒸發(fā)那部分水所需的能量從剩余的水中提取，從而降低了水的溫度。每磅蒸發(fā)水(2 MJ/kg)大約吸收970 BTU的熱能。蒸發(fā)導(dǎo)致飽和空氣條件下，塔內(nèi)處理的水的溫度降低到接近濕球溫度的值，即低于環(huán)境干球溫度，其差值由環(huán)境空氣的初始濕度決定。

為了達到更好的性能(更多的冷卻)，一種叫做填充的介質(zhì)被用來增加表面面積和空氣與水流接觸的時間。飛濺填充材料是用來阻止水流動而產(chǎn)生的飛濺。薄膜填料由薄層材料(通常是PVC)組成，水在其上流動。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，以改善傳熱。