汽車空調系統的工作原理主要是利用制冷劑的狀態變化來實現制冷效果。

在發動機的驅動下，整個系統開始運作。首先是壓縮過程，壓縮機吸入蒸發器出口處的低溫低壓制冷劑氣體，將其壓縮成高溫高壓的氣體排出。

接著是散熱過程，高溫高壓的過熱制冷劑氣體進入冷凝器，在壓力和溫度降低的情況下，制冷劑氣體冷凝成液體，并排出大量熱量。

然后是節流過程，溫度和壓力較高的制冷劑液體經過膨脹裝置后體積變大，壓力和溫度急劇下降，以霧狀排出膨脹裝置。

最后是吸熱過程，霧狀制冷劑液體進入蒸發器，此時制冷劑沸點遠低于蒸發器內溫度，所以制冷劑液體蒸發成氣體，吸收大量環境熱量，從而降低蒸發器周圍空氣的溫度。

汽車空調系統由壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥、干燥儲液器及管路等組成，各部件通過銅管和高壓橡膠管連接成一個封閉系統。當用戶啟動汽車空調系統后，壓縮機在發動機帶動下工作，驅使制冷劑在密封的空調系統中循環流動。壓縮機將氣態制冷劑壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體后排出，高溫高壓制冷劑氣體經管路流入冷凝器散熱、降溫，冷凝成高溫高壓的液態制冷劑流出。液態制冷劑經干燥儲液器干燥、過濾后進入膨脹閥節流，變成低溫低壓的液態制冷劑進入蒸發器。在蒸發器內吸收流經蒸發器的空氣熱量，使空氣溫度降低，吹出冷風，產生制冷效果。制冷劑本身因吸收熱量而蒸發成低溫低壓的氣態制冷劑，再經管路被壓縮機吸入，進行壓縮，進入下一個循環。只要壓縮機連續工作，制冷劑就在空調系統中連續循環，產生制冷效果；壓縮機停止工作，空調系統內制冷劑隨之停止流動，不產生制冷效果。

此外，汽車空調系統不僅能制冷，還能實現對車廂內空氣的加熱、換氣和空氣凈化，為乘車人員提供舒適的環境，降低駕駛員的疲勞強度，提高行車安全。

清洗汽車空調時，要摘下花粉濾芯器，把空調泡沫清洗劑從進風口射進去，關緊出風口，讓車發動并打開空調使清洗劑內循環幾分鐘，隨后關閉空調和車，污物就會從底盤管道系統流出。