I radiatori per automobili sono costituiti da una coppia di serbatoi di intestazione in metallo o plastica, collegati da un nucleo con molti passaggi stretti, che forniscono un'elevata superficie rispetto al volume. Questo nucleo è solitamente costituito da strati impilati di lamiera metallica, pressati per formare canali e saldati o brasati insieme. Per molti anni i radiatori sono stati realizzati con nuclei in ottone o rame saldati a collettori in ottone. I radiatori moderni hanno nuclei in alluminio e spesso risparmiano denaro e peso utilizzando testate in plastica con guarnizioni. Questa costruzione è più soggetta a guasti e meno facilmente riparabile rispetto ai materiali tradizionali.
Un metodo di costruzione precedente era il radiatore a nido d'ape. I tubi rotondi venivano modellati in esagoni alle estremità, quindi impilati insieme e saldati. Poiché si toccavano solo alle estremità, questo formò quello che divenne in effetti un solido serbatoio d'acqua con molti tubi d'aria che lo attraversavano.[2]
Alcune auto d'epoca utilizzano nuclei del radiatore realizzati con tubi a spirale, una costruzione meno efficiente ma più semplice.
I radiatori utilizzavano inizialmente il flusso verticale verso il basso, guidato esclusivamente da un effetto termosifone. Il liquido di raffreddamento si riscalda nel motore, diventa meno denso e quindi sale. Man mano che il radiatore raffredda il fluido, il liquido refrigerante diventa più denso e cade. Questo effetto è sufficiente per i motori stazionari di bassa potenza, ma inadeguato per tutti tranne le prime automobili. Tutte le automobili da molti anni utilizzano pompe centrifughe per far circolare il liquido di raffreddamento del motore perché la circolazione naturale ha portate molto basse.Un sistema di valvole o deflettori, o entrambi, viene solitamente incorporato per azionare contemporaneamente un piccolo radiatore all'interno del veicolo. Questo piccolo radiatore, e la ventola associata, è chiamato nucleo del riscaldatore e serve a riscaldare l'interno della cabina. Come il radiatore, il nucleo del riscaldatore agisce rimuovendo il calore dal motore. Per questo motivo, i tecnici automobilistici spesso consigliano agli operatori di accendere il riscaldatore e di impostarlo su un livello alto se il motore si sta surriscaldando, per assistere il radiatore principale.
La temperatura del motore sulle auto moderne è controllata principalmente da un termostato del tipo a pellet di cera, una valvola che si apre una volta che il motore ha raggiunto la temperatura di esercizio ottimale.
Quando il motore è freddo, il termostato è chiuso tranne che per un piccolo flusso di bypass in modo che il termostato subisca variazioni della temperatura del liquido di raffreddamento man mano che il motore si riscalda. Il liquido di raffreddamento del motore viene diretto dal termostato all'ingresso della pompa di circolazione e viene restituito direttamente al motore, bypassando il radiatore. Dirigere la circolazione dell'acqua solo attraverso il motore consente al motore di raggiungere la temperatura operativa ottimale il più rapidamente possibile evitando "punti caldi" localizzati. Una volta che il liquido di raffreddamento raggiunge la temperatura di attivazione del termostato, si apre consentendo all'acqua di fluire attraverso il radiatore per evitare che la temperatura salga più in alto.
