Vidalı soğutma ünitesinin çalışma prensibi şu şekildedir: Evaporatörden çıkan gaz halindeki soğutucu, kompresör içinde adyabatik sıkıştırmaya uğrayarak yüksek-sıcaklık, yüksek-basınç durumuna dönüşür. Bu sıkıştırılmış gaz halindeki soğutucu daha sonra kondansatör içinde izobarik soğutmaya ve yoğunlaşmaya maruz kalır. Sıvı hale yoğunlaştıktan sonra, soğutucu bir genleşme valfinden geçer ve burada daha düşük bir basınca kadar genişleyerek bir gaz-sıvı karışımı haline gelir. Evaporatörün içindeki sıvı soğutucu-şu anda düşük sıcaklıkta ve düşük basınçta-soğutulan maddeden ısıyı emer ve bir kez daha gaz haline döner. Bu gaz halindeki soğutucu daha sonra borular aracılığıyla kompresöre geri akar ve böylece yeni bir soğutma döngüsü başlatır.
Düşük-sıcaklıklı vidalı soğutucular, düşük-sıcaklık gereksinimlerini karşılamak için özel olarak optimize edilmiştir. Düşük-sıcaklıktaki, düşük-basınçlı soğutucuyu almak üzere tasarlanmış özel düşük-sıcaklıklı vidalı kompresörleri kullanırlar. Bu düşük-sıcaklık birimlerinde R23 (kaynama noktası: -82 derece) veya R507A (kaynama noktası: -46,7 derece) gibi düşük kaynama noktalarına- sahip soğutucular kullanılır. Evaporatör, son derece verimli bir kabuk-ve-boru veya spiral-plaka yapısına sahiptir; düşük sıcaklıktaki soğutucu akışkan tüplerin iç kısmından akarken, ikincil soğutucu akışkan (veya ısı taşıyan ortam) dış tarafta dolaşır. Soğutucu akışkan, ikincil soğutucudan ısıyı emdikçe buharlaşır ve ikincil soğutucuyu etkili bir şekilde istenen düşük sıcaklığa kadar soğutur.
