机械制冷的冷藏火车有两种。一种是每一节车厢都备有自己的制冷设备，而且用自备的柴油发电机驱动制冷压缩机。这种冷藏火车，可以单辆与一般货物车厢编列运行，制冷压缩机由内备的柴油发电机驱动：也可以由5~20辆冷藏火车组成机械列，由专用车厢装备的列车柴油发电机统一发电，向所有的冷藏车厢供电，驱动各辆冷藏火车的制冷压缩机。另一种冷藏火车的车厢中只装有制冷机组，没有柴油发电机。这种冷藏火车不能单辆与一般货物列车编列运行，只能组成单一机械列运行，由专用车厢中的柴油发电机统一供电，驱动压缩机。若停运时间较长，可由当地电网供电。
机械冷藏车的优点是：使用制冷机，可以在车内获得与冷库相同水平的低温，可以在更广泛的范围内调节温度；可以有较大的能力使热货降温：并可在车内保持更均匀的温度，因而能更好地保持易腐货物的质量。内部备有电源，便于实现制冷、加温、通风、循环、融霜的自动化。在运行过程中不需要加冰，可以缩短运输时间，加速货物送达，加速车辆周转。
但与冰冷藏车相比，机械冷藏车也存在着造价高、维修复杂、需要配备专业乘务人员和维修运用段，以及成批运行，一次装卸货物批量大，因而运用不够灵活等缺点。
机械制冷的冷藏火车车厢长15~21m，宽2.8~3.1m，高3.1~4.4m，有效装载容积70~90m³，载质量30~40t。
冷藏车行车时车内温度基本上可由一台制冷机组维持，另一台制冷机组备用。必要时可同时起动两台制冷机组。为了在很低的外界温度下运行时保持规定的车厢温度，有的冷藏火车配备有电加热装置。
