这种冷藏汽车带有蒸气压缩式制冷机组，通常安装在车厢前端，称为车首式制冷机组。大型货车的制冷压缩机配备专门的发动机（多数情况下用汽油发动机，以便利用与汽车发动机同样的燃油）：小型货车的压缩机与汽车共用一台发动机。压缩机与汽车共用一台发动机时，车体较轻，但压缩机的制冷能力与车行速度有关，车速低时，制冷能力小。通常用40k/h的速度设计制冷机的制冷能力。为在冷藏汽车停驶状态下驱动制冷机组，有的冷藏汽车装备一台能利用外部电源的电动机。
空气冷却器通常安装在车厢前端，采用强制通风方式。冷风贴着车厢顶部向后流动，从两侧及车厢后部下到车厢底面，沿底面间隙返回车厢前端。这种通风方式使整个食品货堆都被冷空气包围着，外界传入车厢的热流直接被冷风吸收，不会影响食品的温度。为了形成上述冷风循环，食品要堆放在木板条上，在货垛的顶部与四围留有一定的间隙，作为冷空气循环通路。图9-17为机械制冷冷藏汽车的车内气流流动示意。
运输冷却水果、蔬菜时，果蔬会放出呼吸热，除了在货堆周围留有间隙以利通风外，还要在货堆内部留有间隙，便于冷风把果蔬放出的呼吸热及时带走。运输冻结食品时，没有呼吸热放出，货垛内部不必留间隙，只要冷风能在货堆周围循环即可。
车厢内的温度用恒温器控制，使车厢内的温度保持在与规定温度偏离±2℃的范围内。当外界气温为35℃时，一般要2h才能使车厢内的温度降至-18℃。因此，应提前起动制冷机，待车厢内的温度达到要求后再开始装货。
冷藏汽车壁面的热流量与外界温度、车速、风力及太阳辐射有关。停车时，太阳辐射的影响是主要的；行车时，空气流动的影响是主要的。最常用的隔热材料是聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料。厢壁的传热系数通常小于0.6W/（m2·℃）。
机械制冷冷藏汽车的优点是：车内温度比较均匀稳定，车内温度可调，运输成本较低。其缺点是：结构复杂，易出故障，维修费用高；初期投资高：噪声大；大型车的冷却速度慢，时间长，需要融霜。
