小型制冷恒温器的工作原理是蒸气压缩式制冷，即利用液态制冷剂汽化时吸热，蒸汽凝结时放热的原理进行制冷的，那么，两者使用的冷凝器不一样，可用空气冷却式冷凝器（翅片式冷凝器），又或是用壳管式冷凝器。其主要原因是散热方式不同。
一、小型制冷恒温器利用冷却水塔散热
1、小型制冷恒温器所采用的压缩机，因其使用条件和压缩工作介质的不同，它又不同于一般的空气压缩机。
2、在小型制冷恒温器的运行过程中，先将一定量的水注入机器的内部水箱，通过制冷系统将水冷却，再由水泵将低温冷冻的水注入需要冷却的设备内，冷冻水将机器内部的热量带走，将高温的热水回流到水箱进行降温，如此循环交换冷却，达到为设备冷却的作用。
二、小型制冷恒温器系统组利用风机与空气交换散热
1、自然对流空气冷却式冷凝器：这种类型的冷凝器是依靠空气受热后产生的自然对流，将制冷剂放出的热量带走。这种冷凝器的传热系数较低，通常用于家用冰箱或者小型小型制冷恒温器系统组设备。
2、强制对流空气冷却式冷凝器：它是由一组或者机组蛇形管组成。反应釜低温冷冻机系统组内的制冷剂蒸汽进入蛇形管后自上而下的流动，冷凝后的制冷剂液体从底部流出；有的是制冷剂蒸汽沿着蛇形管上下往返几次，之后再从底部排出。