制冷循环由压缩过程、冷凝过程、膨胀过程、蒸发过程组成。就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中，反复地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发，不断的在蒸发器处吸热汽化，进行制冷降温。
制冷循环是通过制冷工质（也称制冷剂、雪种）将热量从低温物体（如冷库等）移向高温物体（如大气环境）的循环过程，从而将物体冷却到低于环境温度，并维持此低温，这一过程是利用制冷装置来实现的。由热力学第二定律可知，热量从低温物体移向高温物体不可能自动、无补偿地进行，因此必须提供机械能（或热能等），以确保包括低温冷源、高温热源、功源（或向循环供能的源）在内的孤立系统的熵不减小。
制冷循环的重要参数是制冷系数，工程上也称之为制冷装置的工作性能系数，用符号COP表示。在一定的环境温度下，冷库温度越低，制冷系数就越小。（因此为取得良好的经济效益，没有必要把冷库的温度定得超乎寻常的低。这也是一切实际制冷循环遵循的原则。）
制冷循环包括压缩式制冷循环、吸收式制冷循环、吸附式制冷循环、蒸气喷射制冷循环及半导体制冷等。压缩式制冷循环又可分为压缩气体制冷循环和压缩蒸气制冷循环。目前世界上运行的制冷装置绝大部分是压缩气体制冷循环。（以往，制冷循环应用的制冷剂多半为商品名为氟利昂的氯氟烃物质CFC、含氢氯氟烃HCFC和氨等。但由于日益严重的环境问题，CFC、HCFC正逐渐被对环境友善的新型制冷剂替代。）