冷庫主庫主要由下列單元組成。
(1)冷卻間。冷卻間是用來對食品進行冷卻加工的庫房。水果、蔬菜在進行冷藏前，為除去田間熱，防止某些生理病害，應及時逐步降溫冷卻。鮮蛋在冷藏前也應進行冷卻，以免驟然遇冷時，內容物收縮，蛋內壓力降低，空氣中微生物隨空氣從蛋殼氣孔進入蛋內而使鮮蛋變壞，此外，牲畜屠宰后也可加工為冷卻肉(中心溫度0-4℃)作短期儲藏，肉味較凍肉鮮美。對于采用二次凍結工藝來說，也需將屠宰處理后的家畜胴體送入冷卻間冷卻，使食品溫度由35℃降至4℃，再進行凍結，冷卻間的室溫為0~2℃，達到冷卻要求溫度的食品稱為“冷卻物”，可轉入冷卻物冷藏間。當果蔬、鮮蛋的一次進貨量小于冷藏間容量的5%時，也可不經冷卻直接進入冷藏間。
(2)凍結間。對于需長期儲藏的食品，需要將其由常溫或冷卻狀態迅速降至-15~-18℃的凍結狀態，達到凍結終溫的食品稱為“凍結物”。凍結間是借助冷風機或專用凍結裝置用以凍結食品的冷間，它的室溫為-23~-30 ℃(國外有采用-40℃或更低溫度的)。凍結間也可移出主庫而單獨建造。
(3)再凍間。它設于分配性冷庫中，供外地調入凍結食品中品溫超過-8℃的部分在入庫前再凍之用。再凍間冷分配設備的選用與凍結間相同。
(4)冷卻物冷藏間。這種冷藏間又稱高溫冷藏間，室溫為4~-2℃，相對濕度85%-95%，因儲藏食品的不同而異。它主要用于儲藏經過冷卻的鮮蛋、果蔬；由于果蔬在儲藏中仍有呼吸作用，庫內除需保持合適的溫濕度條件外，還要引進適量的新鮮空氣。如儲藏冷卻肉，儲藏時間不宜超過15天。
(5)凍結物冷藏間。又稱低溫冷藏間，室溫在-18~-25℃，相對濕度95%-98%，用于較長期的儲藏凍結食品。在國外有的凍結物冷藏間溫度有降至-28~-30℃的趨勢，日本對凍金槍魚還采用了-45~-50℃所謂超低溫的冷藏間。
(6)氣調保鮮間。氣調保鮮主要是針對果蔬的儲藏而言。果疏采收后，仍然保持著旺盛的生命活動能力，呼吸作用就是這種生命活動最明顯的表現。在一定范圍內，溫度越高，果蔬呼吸作用越強，衰老越快。所以多年來生產上一直采用降溫的辦法來延長果蔬的儲藏期。目前國內外正在發展控制氣體成分的儲藏，簡稱“CA"儲藏，即在果蔬儲藏環境中適當降低氧的含量和提高二氧化碳的濃度，來抑制果實的呼吸強度，延緩成熟，達到延長儲藏的目的。一般情況下，氣體成分控制如下：氧氣為2%-5%；二氧化碳為0-4%。
(7)制冰間。它的位置宜靠近設備間，水產冷庫常把它設于多層冷庫的頂層，以便于冰塊的輸出。制冰間宜有較好的采光和通風條件，要考慮到冰塊入庫或輸出的方便，室內高度要考慮到提冰設備運行的方便，并要求排水暢通，以免室內積水和過分潮濕。
(8)穿堂。穿堂是食品進出的通道，并起到溝通各冷間、便于裝卸周轉的作用，庫內穿堂有低溫穿堂和中溫穿堂兩種，分屬高、低溫庫房使用。目前冷庫中較多采用庫外常溫穿堂，將穿堂布置在常溫環境中，通風條件好，改善了工人的操作條件，也能延長穿堂使用年限。常溫穿堂的建筑結構一般與庫房結構分開。
(9)其他。如電梯間、挑選間、包裝間、分發間、副產品冷藏間、次品冷藏間、樓梯間等。
