冷凍式干燥機采用了降溫結露的工作原理，主要由熱交換系統、制冷系統和電氣控制系統三部分組成。壓縮空氣首先進入預冷卻器進行氣-氣或氣-水的熱交換，除去一部分熱能，然后進入冷熱空氣交換器，和已經從蒸發器出來被冷卻到壓力露點的冷空氣進行熱交換，使壓縮空氣的溫度進一步降低。之后壓縮空氣進入蒸發器，與制冷劑進行熱交換，壓縮空氣的溫度降至0-8℃，空氣中的水份在此溫度下析出，通過氣水分離器分離后，經過自動排水器排出。而干燥的低溫空氣則進入冷熱空氣交換器進行熱交換，溫度升高后輸出。