冷凝器的必要性基于热力学第二定律——根据热力学第二定律，封闭系统内部热能自发的流动方向是单向的，即只能从高热流向低热，在微观世界表现为承载热能的微观粒子只能由有序变成无序。所以，一个热机在有能量输入做功的同时，下游也有能量放出，这样上下游才会有热能差距，热能的流动才会成为可能，循环才会继续下去。
如果想让承载物重新做功，就先把没有完全释放的热能释放干净，这时候就需要用到冷凝器。如果周围的热能比冷凝器中的温度还要高的话，为了使得冷凝器降温，就人为做功（一般来说是使用压缩机）。冷凝后的流体重新回归高有序、低热能的状态，可以重新做功。
水冷式冷凝器用水作为冷却介质，带走制冷剂冷凝时放出的热量。冷却水可以一次性使用，也可以循环使用。用循环水时，配有冷却塔或冷水池，水不断得到冷却。根据其结构不同，主要有壳管式和套管式以及现在多用的板式换热器。
空气冷却式冷凝器与水冷式冷凝器比较：
（1）在冷却水充足的地方水冷式设备的初投资和运行费用均低于风冷式；
（2）由于夏季室外空气温度较高，冷凝温度一般可达50℃，为了获得同样的制冷量，风冷式设备制冷压缩机的容量约需增大15%；
（3）采用风冷式冷凝器的制冷设备系统组成简单，可缓解水源紧张
风冷式冷水机的冷凝器特点是一空气为冷却介质、其传热系数低，无需接水管所以不需要冷却水系统、安装灵活且造价低。水冷式冷水机的冷凝器特点是传热、结构紧凑，适用于各类型冷水机。但需要设置冷却水系统安装散热水塔水泵和管路，增对大型冷水机使用，产生水垢要定期清洗。
目前常用的是板片式、翅片式和壳管式。蒸发式冷水机的冷凝器的特点是利用水在管壁外蒸发吸收热量的一种冷凝器，相当于冷凝器与水冷却塔的组合。采用这种冷凝器可省去水冷却塔，但其体积大、传热系数小、且管壁外结水垢难于清除。
