制冷技术的理论基础是热力学。热力学是一门研究热能与其他形式能量之间相互转换规律的科学。这些规律包括在能量传递和转化过程中傲的关系(热力学第一定律)，以及转化方向和条件的关系(热力学第二定律)。
热力学第一定律指出：自然界一切物质都具有能量，它能够从一种形式转换为另一种形式，从一个物体传递给另一个物休，在转换与传递过程中能量的数量不变。热力学第一定律是能量守恒和转换定律。制冷循环中，制冷剂要与外界发生热量交换和功热转换。在交换与转换过程中，应遵循热力学第一定律。
热力学第二定律指出：不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。这就是说，热量能自发地从高温物体传向低温物体，而不能自发地从低温物体传向高温物体，必须借助于外界的力量。这种外界的力量，称为“补偿过程”。人工制冷过程，由于消耗了外界一定的能量(机械能或热能)作为补偿，就能完成将热量从低温物体(被冷却介质)传向高温物体(环境介质)的过程，从而实现了制取冷量的目的。
