機房空調系統主要分為冷凍水空調系統、風冷直接蒸發式空調系統、水冷直接蒸發式空調系統、雙冷源空調系統等。

普通冷水主機一般安裝在建筑物的屋頂外部，冷水機組按照不同冷凝方式分為風冷和水冷兩種，以風冷冷水主機為例，其工作原理是：攜帶室內熱量高溫回水流入機組，進入殼管式蒸發器，被制冷劑盤管冷卻，熱量傳遞給制冷劑，由后者帶到風冷冷凝器中，由風機驅動環境空氣對其進行強制散熱。
自然冷卻冷水主機工作原理：當室外溫度較低時，利用冷空氣冷卻高溫回水，不需要開啟壓縮機即可為空調室內機提供冷量。

風冷直接蒸發式空調系統，適用于水源缺乏的地區和無冷卻水系統的場所，可外掛或外置室外機，系統簡單，無須考慮配備水泵和冷卻塔，無需集中冷凍水系統為之服務。缺點為室內外機之前的管長受限。
水冷直接蒸發式空調系統，適用有集中冷卻水系統的場所，機組能效比風冷式機組高，機組安裝不受室外場地限制。
雙冷源空調系統具有直接蒸發式和冷凍水機組的雙重優點外，同時還具有冷源相互備份的特點，當使用用戶冷凍水資源時，只有冷凍水盤管換熱，壓縮機停止運行，有利于節能，當用戶停止中央空調冷凍水系統時，機組啟動壓縮機進行制冷。