半导体制冷系统的热电偶上下各有一个接头。其中一个接头电流从N型半导体流向P型半导体，由于产生电子-空穴对而导致内能的降低，温度下降并吸收周围环境的热量，该接头称为冷端，这就是半导体制冷。另一个接头电流反向流动，由于电子-空穴对的复合而导致内能的提高，温度上升并向周围放热，该接头称为热端。
当半导体制冷的冷端通过热交换器吸收冷却空间和物品的热量(这部分热量就是半导体制冷的制冷量)时，将热量通过热电偶传送到半导体制冷的热端。它又通过热交换器向冷却水或空气散热，将冷却水和物品的热量转移到周围环境中去，从而实现制冷。
