Klima uređaj radi na principu sposobnosti rashladnog fluida da prima i otpušta znatne količine topline kad mijenja agregatno stanje, iz tečnog u gasovito i obrnuto.
Osnovni je sklop klipni kompresor, koji se pokreće remenskim prenosom i elektromagnetnom. Kompresor komprimituje gasoviti rashladni medij, pri čemu mu se povisuju vazduh temperature.
Do 1994. se koristio rashladni medij freon R12 na bazi fluoroklorougljenika (CFC). Zbog njegovog lošeg uticaja na ozonski omotač, zamijenjen je ekološki prihvatljivijim medijem R134a, na osnovi hidrofluorougenika (HFC).
Gasovito se rashladni medij usmjerava u hladnjak, gdje se kondenzuju (prelazi iz gasovitog u tekuće stanje), te otpušta toplotu u okolinu uz pomoć ventilatora.Nakon izlaska iz hladnjaka kondenzovani rashladni fluid prolazi kroz filter, gdje se zadržavaju nečistoće i vlaga.
Pročišćeni rashladni fluid pod visokim pritiskom dolazi do ekspanzijskog ventila, gdje mu se vazduh i temperatura drastično smanjuju, a temperatura postaje nižom od temperature u kabini.
Slijedi takozvani “radni takt”, odnosno proces hlađenja kabine. Fluid prolazi kroz isparivač gdje prelazi iz tekućeg u plinovito stanje i istovremeno preuzima toplotu iz kabine. To se zbiva izmjenom toplote između stijenki isparivača i okolnog vazduha.
Vazduh rashlađen na stijenkama isparivača upuhuje se u kabinu električnim ventilatorom, te tako obara temperaturu u kabini vozila.
Vlaga iz vazduha, koja se kondenzuje na stjenkama isparivača, odvodi se specijalnim drenažnim cijevima.
Rashladni uređaj postaje klimatizacijski tek kad se opremi posebnim grijačem. Najčešće se koristi izmjenjivač toplote, koji koristi toplinu motora. Tako se u svim klimatskim uslovima u kabini može postići optimalna temperatura i vlažnost.
Klimatizacijski uređaji troše energiju motora (prvenstveno za pokretanje kompresora). Tako se korisna snaga motora smanjuje za pet do osam odsto (zavisno o veličini motora), te potrošnja goriva raste od 0,5 do 1,5 l/100 km.