冷冻枯燥机的制冷系统归于压缩式制冷，由制冷压缩机、冷凝器、蒸腾器、膨胀阀等四个根本部件组成。它们之间用管道次连接，构成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环活动，发生状况变化并与压缩空气和冷却介质进行热量交换。制冷压缩机将蒸腾器内的低压（低温）制冷剂吸入压缩机汽缸内。

    制冷剂蒸汽通过压缩，压力、温度同时升高；高压高温的制冷剂蒸汽被压至冷凝器，在冷凝器内，温度较高的制冷剂蒸汽与温度比较低的冷却水或空气进行热交换，制冷剂的热量被水或空气带走而冷凝下来，制冷剂蒸汽变成了液体。这部分液体再被运送至膨胀阀，通过膨胀阀节省成了低温低压的液体并进入蒸腾器。

    在蒸腾器内低温、低压的制冷剂液体吸收压缩空气的热量而汽化（俗称"蒸腾"），而压缩空气得到冷却后凝结出很多的液体水；蒸腾器中的制冷剂蒸汽又被压缩机吸走，这样制冷剂便在系统中通过压缩、冷凝、节省、蒸腾这样四个进程，从而完成了一个循环。在冷冻枯燥机的制冷系统中，蒸腾器是运送冷量的设备，制冷剂在其中吸收压缩空气的热量。

    完成脱水枯燥的意图。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、运送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸腾器中吸收的热量连同压缩机输入功率转化的热量一同传递给冷却介质（如水或空气）带走。膨胀阀/节省阀对制冷剂起节省降压作用、同时控制和调理省入蒸腾器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。