汽車引擎冷卻系統是確保引擎在適當溫度下運作的重要裝置，其中水冷系統是最常見的類型。它主要由水泵、水箱、冷卻風扇、節溫器、膨脹水箱，以及引擎內部水套等部件組成，並互相配合運作。水泵推動冷卻液循環，從引擎本體及汽缸蓋吸收熱力。當高溫冷卻液流經水箱時，熱力會透過空氣對流散走。節溫器會按水溫自動調節循環路徑（低溫時小循環只限於引擎內部；溫度高時則切換至經水箱的大循環）。冷卻液通常是含有防凍劑及防腐蝕添加劑的混合液，可適應不同氣候條件，而膨脹水箱則維持系統壓力以提升冷卻效率。相比之下，風冷系統雖然結構簡單並能適應極端環境，但由於噪音較高、調節能力較差，多數只用於特定車型。現代車輛亦整合暖氣循環系統，利用冷卻液的廢熱為車廂供暖，達致高效能源利用。冷卻系統的精準溫度控制不但提升耗油量表現，亦可延長引擎使用壽命，是汽車設計中不可或缺的技術模組。
