冷卻水塔主要是利用「蒸發冷卻」的物理現象。
吸收熱量： 冰水主機在製冷時會產生大量熱，這些熱會被「冷卻水」帶走並送到樓頂。
均勻噴灑： 熱水到達水塔後，透過噴頭均勻灑在「散熱材」（填充物）上。
強制對流： 水塔上方的風扇強力抽風，使空氣與水滴充分接觸。
蒸發帶走熱量： 一小部分的水在過程中蒸發，這個過程會吸收大量的汽化熱，從而降低剩餘水滴的溫度。
循環回流： 變涼的水匯集在水盤，再被泵浦送回冰水主機重新吸熱。
目前市場上主要分為兩大類：
特點： 冷卻水直接與大氣接觸。
優點： 結構簡單、造價便宜、散熱效率高。
缺點： 容易吸入灰塵、雜質，水質容易變髒，需要頻繁加藥處理與清洗，否則主機容易結垢。
特點： 冷卻水在管內流動，不直接接觸外部空氣。外層另有噴淋水來降溫。
優點： 內部水質極其乾淨，能延長冰水主機壽命，減少維護成本。
缺點： 體積較大，初期安裝成本高。
冷卻水塔若疏於照顧，會引發嚴重後果：
退伍軍人菌： 水塔溫暖潮濕，是細菌溫床。若隨霧氣散播，會引發嚴重的呼吸道疾病。因此必須定期投藥消毒。
水垢： 蒸發過程會讓水中礦物質濃度變高。若不定期排放濃縮水（Blowdown），水垢會堵塞主機的換熱管，讓電費飆升。
青苔與雜物： 陽光照射容易長青苔，加上環境落塵，會阻塞散熱材，導致散熱效能下降。
水溫降不下來： 即使風扇轉很快，水溫依然很高（可能是散熱材結垢）。
異音與震動： 可能是上方馬達軸承損壞或風扇葉片不平衡。
漏水： 底座水盤劣化或生鏽孔洞。
