V nasprotju s splošnim prepričanjem pri klimatski napravi (AC) ne gre za dodajanje hladnega zraka v prostor, ampak bolj za odvajanje toplote iz njega. Končni rezultat je prostor z bistveno manj toplote, zaradi česar se stanovalci počutijo hladnejše. Klimatska naprava izkorišča učinke izhlapevanja, podobno kot bris alkohola naredi kožo osebe hladnejšo, ko tekočina izhlapi. Alkohol ne znižuje temperature kože osebe, temveč odvaja toploto iz zraka, ko se spremeni v plin.
Klimatske enote vsebujejo posebno kemikalijo, imenovano hladilno sredstvo, ki ima edinstveno sposobnost, da v kratkem času preide iz plina v tekočino. Hladilno sredstvo, imenovano freon, se običajno uporablja v enotah AC, čeprav so na voljo tudi druga komercialna hladilna sredstva. Hladilno sredstvo se v enoto črpa v tovarni, skupaj z majhno količino mazalnega olja za kompresor.
Deli tipične AC enote običajno tvorijo zaprt sistem, ki ga sestavljajo kompresor, kondenzator, ekspanzijski ventil in termostat. Motorizirani ventilatorji pomagajo krožiti kondicioniran zrak, medtem ko tanka kovinska rebra omogočajo hitro odvajanje toplote. Najtežji del tipične klimatske naprave je pogosto kompresor, saj mora biti dovolj močan, da prenese velik pritisk.
Postopek hlajenja območja se začne z vstopom hladilnega sredstva v kompresor, ki se običajno nahaja na dnu enote. Na tej točki je hladilno sredstvo hladen plin. Ko plin vstopi v notranjo komoro kompresorja, kompresor stisne hladilno sredstvo in plin pod visokim tlakom postane zelo vroč plin. Ta vroč plin gre skozi vrsto kondenzacijskih tuljav, nameščenih zunaj prostora, ki se hladi. Toplota se odvaja v zunanji zrak, podobno kot avtomobilski radiator odvaja toploto iz hladilne tekočine motorja. Ko hladilno sredstvo doseže konec teh tuljav, je bistveno hladnejše in v tekoči obliki.
Ta tekočina je še vedno pod visokim pritiskom, kot vsebina aerosolne pločevinke. V primeru klimatske naprave se tekoče hladilno sredstvo potisne skozi zelo drobno odprtino, imenovano ekspanzijski ventil. Tekoče hladilno sredstvo prihaja iz drugega konca ekspanzije zelo majhna količina naenkrat. Ker hladilno sredstvo izhlapi pri veliko nižji temperaturi kot voda, začne izhlapevati med potovanjem skozi drug sklop tuljav. To je izhlapevanje, ki črpa toploto iz okoliškega zraka, vključno z zrakom v prostoru. Ventilator enote piha po kovinskih rebrih, nameščenih nad te tuljave, kar povzroča občutek hlajenja v prostoru.
Na tej točki je tekoče hladilno sredstvo spet postalo hladen plin in ponovno vstopi v kompresor, kjer se celoten proces začne znova, dokler termostat ne zazna določene temperature in izklopi kompresor. Ko se prostor segreje, termostat zazna dodano toploto in kompresor se ponovno vklopi, da ustvari več vročega plina pod tlakom. V nekem trenutku je lahko temperatura prostora enaka hladilni moči klimatske naprave in kompresor se bo znova izklopil. Klimatske naprave v večini hiš imajo koristi od ukrepov za varčevanje z energijo, kot so uporaba senčil za okna in zaprtje vrat, saj jim ni treba delati tako trdo, da ohranijo prostor na sprejemljivi ravni hlajenja.