在制冷系統中不斷在循環以實現制冷目的的工作物質稱為制冷劑，即在制冷機中完成熱力循環的工質。它在低溫下吸取被冷卻物體的熱量，然后在較高溫度下轉移給冷卻水或空氣。在蒸氣壓縮式制冷機中，使用在常溫或較低溫度下能液化的工質為制冷劑，如氟利昂（飽和碳氫化合物的氟、氯、溴衍生物），共沸混合工質（由兩種氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液）、碳氫化合物（丙烷、乙烯等）、氨等；在氣體壓縮式制冷機中，使用氣體制冷劑，如空氣、氫氣、氦氣等，這些氣體在制冷循環中始終為氣態；在吸收式制冷機中，使用由吸收劑和制冷劑組成的二元溶液作為工質，如氨和水、溴化銀和水等；蒸汽噴射式制冷機用水作為制冷劑。制冷劑的主要技術指標有飽和蒸氣壓強、比熱、粘度、導熱系數、表面張力等。人們對非共沸混合工質的應用進行了大量的試驗研究，并已將其用于天然氣的液化和分離等方面。應用非共沸混合工質單級壓縮可得到很低的蒸發溫度，且可增加制冷量，減少功耗。