Σε αντίθεση με τη δημοφιλή αντίληψη, ο κλιματισμός (AC) δεν είναι να προσθέτει δροσερό αέρα στο δωμάτιο, αλλά περισσότερο να απομακρύνει τη θερμότητα από αυτό. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ένας χώρος με σημαντικά λιγότερη θερμότητα, γεγονός που τον κάνει πιο δροσερό στους επιβάτες. Ο κλιματισμός εκμεταλλεύεται τις επιπτώσεις της εξάτμισης, όπως μια μπατονέτα αλκοόλης κάνει το δέρμα ενός ατόμου να αισθάνεται πιο δροσερό καθώς το υγρό εξατμίζεται. Το αλκοόλ δεν μειώνει τη θερμοκρασία του δέρματος του ατόμου, αλλά μάλλον απομακρύνει τη θερμότητα από τον αέρα καθώς μετατρέπεται σε αέριο.
Οι μονάδες κλιματισμού περιέχουν μια ειδική χημική ουσία που ονομάζεται ψυκτικό, το οποίο έχει τη μοναδική ικανότητα να μετατρέπεται από αέριο σε υγρό σε σύντομο χρονικό διάστημα. Ένα ψυκτικό που ονομάζεται φρέον χρησιμοποιείται συνήθως σε μονάδες AC, αν και υπάρχουν και άλλα εμπορικά διαθέσιμα ψυκτικά. Το ψυκτικό αντλείται στη μονάδα στο εργοστάσιο, μαζί με μια μικρή ποσότητα λιπαντικού για τον συμπιεστή.
Τα μέρη μιας τυπικής μονάδας AC σχηματίζουν συνήθως ένα κλειστό σύστημα που αποτελείται από έναν συμπιεστή, έναν συμπυκνωτή, μια βαλβίδα εκτόνωσης και έναν θερμοστάτη. Οι μηχανοκίνητοι ανεμιστήρες βοηθούν στην κυκλοφορία του κλιματιζόμενου αέρα, ενώ τα λεπτά μεταλλικά πτερύγια επιτρέπουν τη γρήγορη διάχυση της θερμότητας. Το πιο βαρύ μέρος ενός τυπικού κλιματισμού είναι συχνά ο συμπιεστής, καθώς πρέπει να είναι αρκετά ισχυρός ώστε να αντέχει σε σημαντική πίεση.
Η διαδικασία ψύξης μιας περιοχής ξεκινά με την είσοδο του ψυκτικού μέσου στον συμπιεστή, που συνήθως βρίσκεται στο κάτω μέρος της μονάδας. Σε αυτό το σημείο, το ψυκτικό είναι ένα δροσερό αέριο. Καθώς το αέριο εισέρχεται στον εσωτερικό θάλαμο του συμπιεστή, ο συμπιεστής πιέζει το ψυκτικό και το αέριο γίνεται πολύ καυτό αέριο υπό υψηλή πίεση. Αυτό το ζεστό αέριο περνά μέσα από μια σειρά από πηνία συμπύκνωσης που τοποθετούνται έξω από το δωμάτιο που ψύχεται. Η θερμότητα διαχέεται στον εξωτερικό αέρα, όπως το ψυγείο ενός αυτοκινήτου διαχέει τη θερμότητα από το ψυκτικό του κινητήρα. Μόλις το ψυκτικό φτάσει στο τέλος αυτών των πηνίων, είναι σημαντικά πιο ψυχρό και σε υγρή μορφή.
Αυτό το υγρό εξακολουθεί να βρίσκεται υπό υψηλή πίεση, όπως το περιεχόμενο ενός δοχείου αεροζόλ. Στην περίπτωση του κλιματισμού, το υγρό ψυκτικό ωθείται μέσα από ένα πολύ μικροσκοπικό άνοιγμα που ονομάζεται βαλβίδα εκτόνωσης. Το υγρό ψυκτικό βγαίνει από το άλλο άκρο της διαστολής σε πολύ μικρή ποσότητα κάθε φορά. Επειδή το ψυκτικό εξατμίζεται σε πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία από το νερό, αρχίζει να εξατμίζεται ενώ ταξιδεύει μέσα από ένα άλλο σύνολο πηνίων. Αυτή η δράση εξάτμισης είναι που αντλεί θερμότητα από τον περιβάλλοντα αέρα, συμπεριλαμβανομένου του αέρα που περιέχεται στο δωμάτιο. Ο ανεμιστήρας της μονάδας φυσά στα μεταλλικά πτερύγια που τοποθετούνται πάνω από αυτά τα πηνία, προκαλώντας την αίσθηση ψύξης στο δωμάτιο.
Σε αυτό το σημείο, το υγρό ψυκτικό έχει γίνει ξανά ένα κρύο αέριο και εισέρχεται ξανά στον συμπιεστή, όπου η όλη διαδικασία αρχίζει ξανά μέχρι ο θερμοστάτης να καταγράψει μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και να κλείσει τον συμπιεστή. Όταν το δωμάτιο ζεσταίνεται, ο θερμοστάτης ανιχνεύει την προστιθέμενη θερμότητα και ο συμπιεστής ενεργοποιείται ξανά για να δημιουργήσει περισσότερο ζεστό αέριο υπό πίεση. Σε κάποιο σημείο, η θερμοκρασία του δωματίου μπορεί να ισούται με την ισχύ ψύξης του κλιματιστικού και ο συμπιεστής θα σβήσει ξανά. Τα συστήματα κλιματισμού των περισσότερων σπιτιών επωφελούνται από βήματα εξοικονόμησης ενέργειας, όπως η χρήση σκιερών παραθύρων και η διατήρηση κλειστών θυρών, καθώς δεν χρειάζεται να εργάζονται τόσο σκληρά για να διατηρήσουν το δωμάτιο σε αποδεκτό επίπεδο δροσιάς.