Tủ lạnh do 3 bộ phận lớn, chính tổ hợp thành : hệ thống làm lạnh, hệ thống khống chế và hộp đựng. Trong đó quan trọng nhất là hệ thống làm lạnh, do thiết bị nén, thiết bị đóng băng, máy lọc, mao mạch và máy làm nước bốc thành hơi tạo thành. Chúng lấy máy nén làm trung tâm, nối tiếp thành một vòng tuần hoàn khép kín và chất làm lạnh lưu động tuần hoàn trong vòng này: máy nén -> máy đóng băng -> máy lọc -> mao mạch -> máy làm nước bốc hơi – > máy nén. Flo là chất làm lạnh thường cùng nhất, nhưng do flo có thể phá hỏng tầng ôzôn của khí quyển, vì vậy hiện nay, con người đã sử dụng chất làm lạnh mới thay cho flo, sản xuất ra tủ lạnh xanh thế hệ mới.
Máy nén có động cơ điện và ống khí, sau khi tiếp nối với nguồn điện, động cơ điện xoay chuyển với tốc độ cao, khiến pittông trong ống khí chạy ngược lại phát sinh ra tiếng kêu có tiết tấu. Nó hút vào trong máy làm nước biến thành hơi liên tục không ngừng khiến chất làm lạnh ở vào trạng thái khí nhiệt độ thấp, áp lực thấp, đồng thời dưới áp lực rất mạnh của pittông ống khí, chúng bị nén xuống thành khí thể áp lực cao, nhiệt độ cao, sau đó chuyển đến máy đóng băng.
Máy đóng băng tản nhiệt rất nhanh. Nó có đường ống cong và hệ thống cánh quạt dày đặc, diện tích thực tiếp xúc với không khí rất lớn, nhiệt lượng sẽ phát tán rất nhanh trong không khí. Chất làm lạnh ở trạng thái khí ở điều kiện áp lực cao, nhiệt độ cao sẽ thông qua thiết bị lọc để tán nhiệt, nhiệt độ sẽ giảm xuống nhưng áp lực vẫn cao, thể khí sẽ biến thành thể lỏng. Máy lọc ở dưới máy đông lạnh, dùng để lọc những vật bẩn trong chất làm đông lạnh và hấp thụ cầu phần tử nước ẩn chứa trong đó. Chất làm đông lạnh thông qua màng lọc sẽ được chuyển đến một mao dẫn vừa bé vừa dài. Mao mạch là một đoạn ống đồng nhỏ hình xoắn ốc đường kính bên trong chỉ to 0,2 – 0,3 mm, nó có tác dụng tiết kiệm dòng điện, giúp cho chất làm lạnh trạng thái lỏng chuyển vào máy biến nước thành hơi.
Máy làm nước bốc hơi là một ống rỗng kim loại có đường kính lớn hơn mao dẫn rất nhiều, được lắp đặt trong ngăn làm lạnh. Từ mao mạch đến máy làm nước thành hơi, ở vùng giáp cửa, đường ống ngày càng to hơn, chất làm lạnh trạng thái lỏng khi đi vào máy biến thành hơi, giống như đi vào ”thế giới rộng lớn” không gò bó không trói buộc, hấp thụ lượng lớn nhiệt lượng trong phòng đông lạnh của tủ lạnh.
Khi đó, ở máy bốc thành hơi cục làm lạnh khí thể ở trạng thái áp suất thấp, nhiệt độ thấp một lần nữa bị máy ép hút ra ngoài, đi sâu xuống 1 vòng tuần hoàn làm lạnh. Vòng đi vòng lại như vậy qua các vòng tuần hoàn làm lạnh, nhiệt độ trong tủ lạnh dần dần hạ xuống, đạt đến nhiệt độ làm lạnh đúng yêu cầu quy định, máy ép nhẹ mới tự động ngừng vận chuyển.
Do đó ta thấy, tủ lạnh làm lạnh được là do máy ép nhẹ chuyển động, thúc đẩy chất làm lạnh tiến hành thực hiện vòng tuần hoàn làm lạnh, chất làm lạnh hấp thụ lượng lớn nhiệt lượng trong máy biến thành hơi, ”cướp” đi nhiệt lượng vật đặt trong tủ lạnh, sau đó thông qua thiết bị đóng băng dịch chuyển ra ngoài tủ lạnh, phân tán ra ngoài không khí. Vì vậy, mặt ngoài của thiết bị đóng băng và máy ép nhẹ rất nóng. Khi lắp đặt tủ lạnh, cần đặt cách tường trên 10 cm, để giúp máy đóng băng tán nhiệt.
Hệ thống điểu khiển của tủ lạnh chủ yếu có khống chế hoá sương, điều khiển động cơ điện khởi động trong máy ép, điều khiển động cơ điện vận động ẩn toàn. Hệ thống điều khiển có thể bảo đảm cho hệ thống làm lạnh làm việc liên tục.
Vỏ tủ lạnh có tính năng cách nhiệt cực tốt, nó phân cách tủ lạnh thành một không gian cách biệt với thế giới bên ngoài. Trong tủ lạnh thông thường phân thành hai phần: phần đông lạnh và phần ướp lạnh, máy biến thành hơi của tủ lạnh được lắp đặt ở trong tủ đôi lạnh, vì vậy trong tủ đông lạnh nhiệt độ tương đối thấp, nhiệt độ tủ ướp lạnh cao hơn một chút so với tủ đông lạnh. Thức ăn đặt ở trong tủ lạnh có thể đặt ở tủ đông lạnh hoặc ướp lạnh đều được.
