制冷系統一次實質性故障是指電冰箱正常運轉了相當長的時間后出現的故障，并且是第一次接手修理。在當前電冰箱的生產技術相當成熟的情況下，其發生的主要故障是:制冷系統泄漏、制冷壓縮機不作功(抱軸等故障應在電氣系統故障中解決)和臟堵。
泄漏是電冰箱制冷系統最常見的故障。在長期運轉中，由于使用不當、制冷系統內外的腐蝕、制造工藝缺陷以及工程材料先天缺陷的影響，再加上氟利昂制冷劑極強的滲漏性，都會使制冷系統發生泄漏。泄漏易發生在各個焊口、銅鋁過渡接頭、鋁制蒸發器和全封閉式制冷壓縮機電動機的接線柱等處。
臟堵分為干燥過濾器堵塞和毛細管堵塞兩種。造成臟堵的機械雜質來源于制冷零部件殘存的污物、品質差的制冷劑和千燥劑脫落的粉末。一般情況下，系統內機械雜質過多，在干燥過濾器的過濾網處沉積造成堵塞是基本故障。但在制造或搬運過程中，使毛細管變形造成死彎，流通面積變小，機械雜質容易積聚造成毛細管堵塞。另外，對運轉很長時間的電冰箱，因氟利昂制冷劑與冷凍油有共溶性，經長期循環，油中的蠟成分會在低溫下析出，逐漸沉積在溫度很低的毛細管出口附近的管壁上，導致毛細管內徑變小，直至堵塞，此種堵塞亦稱為“結蠟”。
制冷壓縮機不作功是指電動機啟動運轉正常，也無運轉異聲，但不能壓縮制冷劑。主要故障是制冷壓縮機吸排氣閥片損壞、缸墊擊穿或制冷壓縮機內高壓排氣緩沖管斷裂等。
