Mesin penyejukan ialah peranti yang memindahkan haba dari kawasan bersuhu-rendah ke kawasan bersuhu tinggi-melalui kaedah fizikal atau kimia, dengan itu mencapai kesan penyejukan. Prinsip terasnya adalah berdasarkan kitaran Carnot terbalik atau kitaran mampatan wap dalam termodinamik.
Prinsip kerja mesin penyejukan terutamanya berdasarkan kitaran Carnot terbalik (model ideal) atau kitaran mampatan wap (aplikasi praktikal). Mengambil kitaran mampatan wap sebagai contoh, terasnya adalah untuk mencapai pemindahan haba melalui proses perubahan fasa penyejuk (seperti Freon, ammonia, karbon dioksida, dll.):
Peringkat Mampatan: Pemampat memampatkan penyejuk gas bersuhu-rendah,{1}}rendah ke dalam gas bersuhu-tinggi,{3}}tinggi. Proses ini menggunakan tenaga elektrik dan meningkatkan suhu penyejuk.
Peringkat Pemeluwapan: Gas bersuhu-tinggi,{1}}tinggi memasuki pemeluwap, di mana ia membebaskan haba ke persekitaran luaran melalui pelesapan haba (seperti penyejukan udara atau penyejukan air), dan penyejuk terpeluwap menjadi cecair-tinggi.
Peringkat Pendikitan: Cecair tekanan tinggi-dipendikit melalui injap pengembangan atau tiub kapilari, menyebabkan penurunan tekanan secara tiba-tiba yang membawa kepada pengewapan separa cecair, menyerap haba sekeliling dan menyejukkan.
Peringkat penyejatan: Suhu-rendah,{1}}rendah cecair penyejuk memasuki penyejat, menyerap haba dari ruang sasaran (seperti bilik simpanan sejuk) dan mengewap sepenuhnya, melengkapkan proses penyejukan. Selepas itu, bahan pendingin gas kembali ke pemampat untuk diedarkan.