冷库主库主要由下列单元组成。
(1)冷却间。冷却间是用来对食品进行冷却加工的库房。水果、蔬菜在进行冷藏前，为除去田间热，防止某些生理病害，应及时逐步降温冷却。鲜蛋在冷藏前也应进行冷却，以免骤然遇冷时，内容物收缩，蛋内压力降低，空气中微生物随空气从蛋壳气孔进入蛋内而使鲜蛋变坏，此外，牲畜屠宰后也可加工为冷却肉(中心温度0-4℃)作短期储藏，肉味较冻肉鲜美。对于采用二次冻结工艺来说，也需将屠宰处理后的家畜胴体送入冷却间冷却，使食品温度由35℃降至4℃，再进行冻结，冷却间的室温为0~2℃，达到冷却要求温度的食品称为“冷却物”，可转入冷却物冷藏间。当果蔬、鲜蛋的一次进货量小于冷藏间容量的5%时，也可不经冷却直接进入冷藏间。
(2)冻结间。对于需长期储藏的食品，需要将其由常温或冷却状态迅速降至-15~-18℃的冻结状态，达到冻结终温的食品称为“冻结物”。冻结间是借助冷风机或专用冻结装置用以冻结食品的冷间，它的室温为-23~-30 ℃(国外有采用-40℃或更低温度的)。冻结间也可移出主库而单独建造。
(3)再冻间。它设于分配性冷库中，供外地调入冻结食品中品温超过-8℃的部分在入库前再冻之用。再冻间冷分配设备的选用与冻结间相同。
(4)冷却物冷藏间。这种冷藏间又称高温冷藏间，室温为4~-2℃，相对湿度85%-95%，因储藏食品的不同而异。它主要用于储藏经过冷却的鲜蛋、果蔬；由于果蔬在储藏中仍有呼吸作用，库内除需保持合适的温湿度条件外，还要引进适量的新鲜空气。如储藏冷却肉，储藏时间不宜超过15天。
(5)冻结物冷藏间。又称低温冷藏间，室温在-18~-25℃，相对湿度95%-98%，用于较长期的储藏冻结食品。在国外有的冻结物冷藏间温度有降至-28~-30℃的趋势，日本对冻金枪鱼还采用了-45~-50℃所谓超低温的冷藏间。
(6)气调保鲜间。气调保鲜主要是针对果蔬的储藏而言。果疏采收后，仍然保持着旺盛的生命活动能力，呼吸作用就是这种生命活动最明显的表现。在一定范围内，温度越高，果蔬呼吸作用越强，衰老越快。所以多年来生产上一直采用降温的办法来延长果蔬的储藏期。目前国内外正在发展控制气体成分的储藏，简称“CA"储藏，即在果蔬储藏环境中适当降低氧的含量和提高二氧化碳的浓度，来抑制果实的呼吸强度，延缓成熟，达到延长储藏的目的。一般情况下，气体成分控制如下：氧气为2%-5%；二氧化碳为0-4%。
(7)制冰间。它的位置宜靠近设备间，水产冷库常把它设于多层冷库的顶层，以便于冰块的输出。制冰间宜有较好的采光和通风条件，要考虑到冰块入库或输出的方便，室内高度要考虑到提冰设备运行的方便，并要求排水畅通，以免室内积水和过分潮湿。
(8)穿堂。穿堂是食品进出的通道，并起到沟通各冷间、便于装卸周转的作用，库内穿堂有低温穿堂和中温穿堂两种，分属高、低温库房使用。目前冷库中较多采用库外常温穿堂，将穿堂布置在常温环境中，通风条件好，改善了工人的操作条件，也能延长穿堂使用年限。常温穿堂的建筑结构一般与库房结构分开。
(9)其他。如电梯间、挑选间、包装间、分发间、副产品冷藏间、次品冷藏间、楼梯间等。
