冷凍枯燥機的制冷系統歸于壓縮式制冷，由制冷壓縮機、冷凝器、蒸騰器、膨脹閥等四個根本部件組成。它們之間用管道次連接，構成一個密閉的系統，制冷劑在系統中不斷地循環活動，發生狀況變化并與壓縮空氣和冷卻介質進行熱量交換。制冷壓縮機將蒸騰器內的低壓（低溫）制冷劑吸入壓縮機汽缸內。

    制冷劑蒸汽通過壓縮，壓力、溫度同時升高；高壓高溫的制冷劑蒸汽被壓至冷凝器，在冷凝器內，溫度較高的制冷劑蒸汽與溫度比較低的冷卻水或空氣進行熱交換，制冷劑的熱量被水或空氣帶走而冷凝下來，制冷劑蒸汽變成了液體。這部分液體再被運送至膨脹閥，通過膨脹閥節省成了低溫低壓的液體并進入蒸騰器。

    在蒸騰器內低溫、低壓的制冷劑液體吸收壓縮空氣的熱量而汽化（俗稱"蒸騰"），而壓縮空氣得到冷卻后凝結出很多的液體水；蒸騰器中的制冷劑蒸汽又被壓縮機吸走，這樣制冷劑便在系統中通過壓縮、冷凝、節省、蒸騰這樣四個進程，從而完成了一個循環。在冷凍枯燥機的制冷系統中，蒸騰器是運送冷量的設備，制冷劑在其中吸收壓縮空氣的熱量。

    完成脫水枯燥的意圖。壓縮機是心臟，起著吸入、壓縮、運送制冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放出熱量的設備，將蒸騰器中吸收的熱量連同壓縮機輸入功率轉化的熱量一同傳遞給冷卻介質（如水或空氣）帶走。膨脹閥/節省閥對制冷劑起節省降壓作用、同時控制和調理省入蒸騰器中制冷劑液體的數量，并將系統分為高壓側和低壓側兩大部分。