Existem dois tipos de sistema de resfriamento: direto e indireto. No sistema direto, o ar circula através das aletas existentes no exterior dos cilindros e na cabeça dos cilindros, já no sistema indireto, um líquido de resfriamento, normalmente água, circula pelos canais existentes no interior do motor. Um sistema moderno de resfriamento por água apresenta as seguintes partes essenciais: Uma camisa de água, que rodeia as partes quentes do motor, tais como os cilindros, as câmaras de explosão e as saídas do escapamento; Um radiador, no qual a água quente proveniente do motor é arrefecida pelo ar; Um ventilador, que faz circular o ar através do radiador; Mangueiras existentes na parte superior e inferior do radiador e que ligam este ao motor para estabelecer um circuito fechado, Uma bomba, que faz circular a água, Um termostato, montado na saída da água do motor e que reduz a circulação da água até que o motor atinja a temperatura normal de funcionamento, Uma tampa de pressão existente no radiador e destinado a elevar o ponto de ebulição da água, evitando assim a formação de bolsas de vapor junto às câmaras de explosão. Para o perfeito funcionamento de um motor, seja qual for sua velocidade, a temperatura do líquido de arrefecimento num ponto próximo do termostato, deve elevar-se entre 80 e 115ºC. Os motores podem, contudo, sobre aquecer como, por exemplo, quando há falta de água no radiador ou em subidas longas. Com uma tampa de pressão regulada para 0,5 kg/cm2., a água ferverá apenas depois de atingir 112ºC ao nível do mar. O seu ponto de ebulição descerá cerca de 1,1ºC por cada 300 mts. Na altitude. A utilização de uma tampa de maior pressão para uma pressão mais elevada pode causar danos se o motor e o sistema não tiverem sido calculados para pressões mais elevadas.

Quando o veículo tem o motor na frente, o ar frio é aspirado através da grade e passa pelo radiador pela ação do ventilador, No motor montado transversalmente, em alguns casos o ar passa através de um radiador lateral. Já no motor montado na parte traseira do veículo, o ventilador funciona de maneira análoga ao ventilador de um motor à frente.