气体膨胀制冷是人工制冷方法中发明最早的方法之一，是利用高压气体的绝热膨胀来达到低温，并利用膨胀后的气体在低压下的复热过程来制冷。气体膨胀制冷系统由制冷换热器、压缩机、冷却器以及膨胀机四部分组成。
工作过程:低温低压的空气或制冷剂在制冷换热器中低压吸热升温后进入压缩机，被绝热压缩升温升压，然后进入冷却器冷却到常温(将热量释放给环境介质水或空气)后进入膨胀机，在膨胀机内进行绝热膨胀，降温降压后进入制冷换热器内继续吸收被冷却物体的热量(实现制冷)，温度升高后又被吸入到压缩机进行新的循环。
常用的制冷工质为空气、二氧化碳、氮气等。
