Relativamente ao radiador, que funciona assim como um permutador de calor onde a água fria é aquecida pelo ar, apresenta um grande número de pequenos canais por onde aquela passa. Este elemento apresenta dois depósitos, um superior e outro inferior, entrando no primeiro a água proveniente do motor, saindo do segundo a água para o motor. Estes depósitos estão ligados por pequenos tubos, que podem ser planos, ter palhetas ou em forma de ninho de abelhas, que são atravessados pelo ar.

Nos motores refrigerados por água, o bloco motor e a cabeça do motor apresentam cavidades por onde circula a água, que estão ligadas a um radiador, por onde se perde a maior parte do calor. Esta perda é acelerada pela corrente de ar promovida pelo ventilador e pela bomba de água, que aumenta a velocidade de deslocamento desta (refrigeração por circulação forçada). O deslocamento da água provocado apenas pela diferença de temperatura não é suficiente.

Os sistemas de refrigeração por ar, em virtude da sua complexidade, são utilizados geralmente em motores monocilíndricos, embora alguns construtores os utilizem em tratores de potências mais elevadas.

A refrigeração por ar utiliza-se geralmente para complementar a refrigeração por óleo, pois esta, especialmente para os motores mais potentes, não é suficiente para arrefecer o topo dos cilindros. Assim, embora o circuito de lubrificação já contribua significativamente para o arrefecimento do motor, este pode ser melhorado caso se faça circular o ar em torno dos cilindros.

Em relação às bombas de água, que são geralmente do tipo centrífugo, são constituídas por um tambor com palhetas que roda dentro de um corpo (carter), entrando a água pela periferia, sendo projectada, pela força centrífuga, para o centro, por onde sai para a conduta que a leva ao motor.