Komponen – komponen utama pada sistem pendingin air meliputi, radiator, pompa air, mantel pendingin, thermostat, kipas, tali kipas, tutup radiator dan selang radiator.
1. Radiator.
Radiator berfungsi untuk mendinginkan air yang panas, setelah bersikulasi dalam blok motor. Radiator terdiri dair dua buah tangki air yang terletak dibagian atas dan bagian bawah. Kedua tangki tersebut dihubungkan oleh kisi – kisi pendingin.
            Tangki air yang terletak pada bagian atas radiator berfungsi untuk menampung air panas yang datang dari blok motor. Tangki atas dilengkapi lubang penutup radiator, lubang pemasukan air pendingin yang datang dalam blok motor.
             Sedangkan tangki air yang terletak pada bagian bawah radiator berfungsi untuk menampung air yang sudah dingin. Tangki bawah dilengkapi dengan kran untuk pembuangan air dan pipa untuk menghubungkan radiator denganblok motor. Kisi – kisi pada radiator terdiri dari beberapa saluran air yang berbentuk pipa pipih.
            Kisi – kisi ini berfungsi untuk mengalirkan air dari tangki atas ke tangki bawah. Supaya panas yang dapat diserap oleh udara lebih banyak, kisi – kis pendingin ini dilengkapi dengan sirip – sirip pendingin. Hal ini untuk memperluas bidang pendingin. Besar kecilnya radiator dan banyak sedikitnya kisi – kisi pendingin, tergantung dari kapasitas pendinginan yang diperlukan sesuai dengan daya mesin.
            Bentuk kisi – kisi dapat dibedakan dalam dua jenis, yaitu sarang labah (cellular)dan tubular. Sedangkan sirip – sirip pendingin lebih dikenal dengan nama tpe sirip plat dan tipe sirip zigzag. Kisi – kisi bentuk sarang lebah dewasa ini jarang dipakai, karena mudah tersumbat dan sulit untuk dibersihkan. Kontruksi radiator yang dipakai bentuk turbular dengan sirip zigzag yang paling banyak dipakai pada kendaraan sekarang.
2. Tutup Radiator.
Tutup radiator berfungsi untuk menutup radiator supaya tidak ada hubungan antara radiator bagian dalam dengan tekanan udara luar. Seperti kita telah ketahui bahwa air mendidih pada temperatur 100 oC. dengan tekanan 1 atmosfir. Apabila tekanannya lebih dari 1 atmosfir, maka titik didihnya pun lebih dari 100oC dengan demikian air didalam radiator tidak akan mendidih karena tekanannya lebih dari satu atmosfir dan temperaturnya hanya sampai + 90oC.
            Tutup radiator dilengkapi dengan dua katup, yaitu katup tekanan dan katup vacum. Pada saat mesin dihidupkan, temperatur air pendingin akan naik, meskipun temperaturnya tidak mecapai titik didih, air didalam radiator akan menguap. Sehingga tekanan dalam radiator akan naik, apabila tekananya mencapai tekanan udara luar, (1 atmosfir) ditambah 0,9 km/cm2, katup tekanan akan terbuka. Uap air dari radiator masuk ke reservoir. Karena berkondensasi dengan dinding selang yang dingin maka uap air yang sampai ke reservoir sudah menjadi air kembali. Selama tekanan didalam radiator lebih dari 1,9 atmosfir, katup tekanan (pressure valve) terbuak terus dan uap air dari dalam radiator mengalir ke reservoir.
            Pada saat mesin dingin, air didalam blok motor akan dingin pula. Apabila mesin distarter, thermostat masih tertutu, pompa air bekerja maka radiator akan menjadi vacum, sehingga katup vacuum akan membuka. Air dari reservoir akan mengalir ke dalam radiator. Adanya  reservoir dan katup vacuum bekerja dengan normal, penambahan air pendingin hampir tidak diperlukan.

3. Mantel Pendingin.
Mantel pendingin mengelilingi silinder – silinder dan ruang bakar. Mantel pendingin berfungsi untuk mendinginkan silinder dan ruang bakar secara efektif, karena bagian ini merupakan bagian yang paling banyak menerima panas. Mantel pendingin pada blok silinder dan kepala silinder dibuat sedemikian rupa, sehingga satu sama lainnya saling berhubungan. Pada blok silinder bagian bawah dilengkapi saluran untuk membuang air pendingin.
4. Pompa Air
Pompa air berfungsi untuk mensirkulasikan air pendingin, yaitu mengisap dari radiator dan menekannya kedalam mantel air yang ada pada blok motor. Pompa air yang biasa digunakan pada system pendinginan mesin, yaitu pompa sentrifugal. Pompa ini dipasang pada bagian depan mesin dan digerakkan oleh poros engkol melalui tali kipas.
5. Thermostat
Thermostat berfungsi untuk mempercepat temperatur kerja mesin, terutama pada saat mesin masih dingin, temperatur kerja mesin yang baik, yaitu pada saat temperatur air pendingin mencapai 80oC sampai 90oC. thermostat bekerja pada saat temperatur air pendingin masih rendah, thermostat menutup. Apabila temperature kerja mulai tecapai thermostat akan terbuka secara otomatis.
            Selama mesin masih hidup dan temperatur kerja tetap dapat dipertahankan, thermostat membuka terus. Thermostat dipasang pada saluran air pendingin yang menuju  ke radiator. Thermostat  yang biasa digunakan adalah pada mesin ada dua jenis yaitu model below dan model wax. Pada model below, below diisi dengan cairan yang mudah menguap.
            Pada temperatur rendah katup thermostat menutup, sehingga air pendingin tidak dapat mengalir dari mantel air ke radiator. Air pendingin hanya bersirkulasi pada blok silinder. Saluran by pass pompa air, dan kembali lagi ke blok silinder.
            Apabila temperatur air pendingin sudah mencapai temperatur kerja, below (volatile liquid) akan memuai dan katub thermostat membuka. Thermostat model wax, cara kerjanya sama dengan model below, hanya kontruksinya yang berbeda dan bahan yang mudah memuainya menggunakan parapin.
6. Tangki Cadangan (Reservoir).
Tangki cadangan dihubungkan ke radiator oleh selang. Tangki cadangan berfungsi untuk menampung kelebihan air pendingin atau uap air, pada saat mesin sedang beroperasi. Apabila air pada radiator berkurang, air dari tangki cadangan akan mengalir ke radiator, terutama pada saat mesin dalam kondisi dingin dan distarter. Hal ini untuk mencegah terbuangnya air pendingin dan menambah air pendingin saat diperlukan.