發動機冷卻系統的主要組成部件有節溫器、水泵、水泵皮帶、散熱器、散熱風扇、水溫感應器、蓄液罐、采暖裝置。

節溫器能隨發動機冷卻液溫度變化自動控制通過散熱器的冷卻液流量，來調節冷卻液溫度。當發動機溫度低時，節溫器關閉，讓冷卻液在發動機內循環升溫；溫度達到設定值時打開，允許冷卻液流入散熱器散熱。

水泵負責對冷卻液加壓，使其在冷卻系中循環流動。

散熱器位于汽車前端，內部有很多細小管道和散熱片，通過空氣流動散熱，最大化了散熱面積。

散熱風扇能增加通過散熱器的風速和風量，提高散熱能力，有些由發動機直接驅動，有些由電動機驅動，在發動機達到一定溫度后啟動。

水溫感應器監測發動機溫度，控制冷卻系統工作。

蓄液罐用于儲存冷卻液，防止系統壓力過高。

冷卻液又稱防凍液，由防凍添加劑、防蝕添加劑和水組成，具有防凍、防蝕、熱傳導和不變質的性能。

目前汽車發動機多采用強制循環式水冷卻系統，主要由散熱器、儲液罐、散熱器蓋、冷卻風扇、水泵、節溫器等組成。其中強制循環水供給裝置由水泵、散熱器、儲液罐、發動機水套和進出水管等構成；冷卻強度調節裝置由冷卻風扇、節溫器等組成；冷卻液溫度指示裝置由冷卻液溫度表、傳感器和警告燈組成。

此外，一些高級冷卻系統還包括油冷卻器、變速箱冷卻器等，能讓其他汽車部件保持適宜溫度。

總之，這些部件協同工作，確保發動機在適宜溫度下運行，提升工作效率和延長使用壽命。