Bilradiatorer är konstruerade av ett par samlingstankar av metall eller plast, sammanlänkade av en kärna med många smala passager, vilket ger en stor yta i förhållande till volymen. Denna kärna är vanligtvis gjord av staplade lager av metallplåt, pressade för att bilda kanaler och lödda eller lödda samman. Under många år tillverkades radiatorer av mässings- eller kopparkärnor lödda på mässingshuvuden. Moderna radiatorer har aluminiumkärnor och sparar ofta pengar och vikt genom att använda plaströr med packningar. Denna konstruktion är mer benägen att misslyckas och är mindre lätt att reparera än traditionella material.
En tidigare konstruktionsmetod var honeycomb-radiatorn. Runda rör pressades till hexagoner vid sina ändar, staplades sedan ihop och löddes. Eftersom de bara rörde vid sina ändar, bildade detta vad som i själva verket blev en solid vattentank med många luftrör genom den.[2]
Vissa veteranbilar använder kylarkärnor gjorda av lindade rör, en mindre effektiv men enklare konstruktion.
Radiatorer använde först nedåtgående vertikalt flöde, drivs enbart av en termosifoneffekt. Kylvätska värms upp i motorn, blir mindre tät och stiger så. När kylaren kyler vätskan blir kylvätskan tätare och faller. Denna effekt är tillräcklig för stationära motorer med låg effekt, men otillräcklig för alla utom de tidigaste bilarna. Alla bilar har under många år använt centrifugalpumpar för att cirkulera motorns kylvätska eftersom naturlig cirkulation har mycket låga flödeshastigheter.Ett system av ventiler eller bafflar, eller båda, är vanligtvis inbyggda för att samtidigt driva en liten kylare inuti fordonet. Denna lilla kylare, och den tillhörande fläkten, kallas värmekärnan och tjänar till att värma upp kabinen. Liksom kylaren verkar värmarens kärna genom att ta bort värme från motorn. Av denna anledning råder biltekniker ofta förare att slå på värmaren och ställa den till högt om motorn överhettas, för att hjälpa huvudkylaren.
Motortemperaturen på moderna bilar styrs i första hand av en termostat av vaxpelletstyp, en ventil som öppnar när motorn har nått sin optimala driftstemperatur.
När motorn är kall stängs termostaten förutom ett litet bypassflöde så att termostaten upplever förändringar i kylvätsketemperaturen när motorn värms upp. Motorkylvätskan riktas av termostaten till inloppet på cirkulationspumpen och återförs direkt till motorn, förbi kylaren. Genom att rikta vattnet så att det endast cirkulerar genom motorn kan motorn nå optimal driftstemperatur så snabbt som möjligt samtidigt som man undviker lokala "heta punkter". När kylvätskan når termostatens aktiveringstemperatur öppnas den, vilket låter vatten strömma genom kylaren för att förhindra att temperaturen stiger högre.
