制冷技術的理論基礎是熱力學。熱力學是一門研究熱能與其他形式能量之間相互轉換規律的科學。這些規律包括在能量傳遞和轉化過程中傲的關系(熱力學第一定律)，以及轉化方向和條件的關系(熱力學第二定律)。
熱力學第一定律指出：自然界一切物質都具有能量，它能夠從一種形式轉換為另一種形式，從一個物體傳遞給另一個物休，在轉換與傳遞過程中能量的數量不變。熱力學第一定律是能量守恒和轉換定律。制冷循環中，制冷劑要與外界發生熱量交換和功熱轉換。在交換與轉換過程中，應遵循熱力學第一定律。
熱力學第二定律指出：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。這就是說，熱量能自發地從高溫物體傳向低溫物體，而不能自發地從低溫物體傳向高溫物體，必須借助于外界的力量。這種外界的力量，稱為“補償過程”。人工制冷過程，由于消耗了外界一定的能量(機械能或熱能)作為補償，就能完成將熱量從低溫物體(被冷卻介質)傳向高溫物體(環境介質)的過程，從而實現了制取冷量的目的。
