Automobilové chladiče jsou konstruovány z dvojice kovových nebo plastových sběrných nádrží, spojených jádrem s mnoha úzkými průchody, které poskytují velkou plochu vzhledem k objemu. Toto jádro je obvykle vyrobeno z vrstvených vrstev kovového plechu, lisovaných do kanálků a pájených nebo pájených dohromady. Po mnoho let se radiátory vyráběly z mosazných nebo měděných jader připájených k mosazným hlavicím. Moderní radiátory mají hliníková jádra a často šetří peníze a hmotnost použitím plastových hlav s těsněním. Tato konstrukce je náchylnější k poruchám a hůře se opravuje než tradiční materiály.
Dřívější konstrukční metodou byl voštinový radiátor. Kulaté trubky byly na svých koncích sraženy do šestiúhelníků, poté složeny dohromady a připájeny. Když se dotýkali pouze na svých koncích, vytvořilo to, co se ve skutečnosti stalo pevnou vodní nádrží s mnoha vzduchovými trubicemi, které procházely.
Některé veterány používají jádra chladiče vyrobená ze stočené trubky, což je méně účinná, ale jednodušší konstrukce.
Radiátory nejprve využívaly vertikální proudění směrem dolů, poháněné výhradně termosifonovým efektem. Chladicí kapalina se ohřívá v motoru, stává se méně hustým a tak stoupá. Jak chladič ochlazuje kapalinu, chladicí kapalina se stává hustší a klesá. Tento efekt je dostatečný pro stacionární motory s nízkým výkonem, ale nedostatečný pro všechny kromě nejstarších automobilů. Všechny automobily po mnoho let používají k cirkulaci chladicí kapaliny motoru odstředivá čerpadla, protože přirozená cirkulace má velmi nízké průtoky.Systém ventilů nebo přepážek nebo obojí je obvykle začleněn pro současné ovládání malého chladiče uvnitř vozidla. Tento malý chladič a s ním spojený ventilátor se nazývá topné jádro a slouží k vytápění interiéru kabiny. Stejně jako chladič působí jádro topení tak, že odvádí teplo z motoru. Z tohoto důvodu automobiloví technici často radí operátorům, aby zapnuli topení a nastavili ho na vysoké, pokud se motor přehřívá, aby pomohli hlavnímu chladiči.
Teplota motoru u moderních automobilů je primárně řízena termostatem typu voskových pelet, což je ventil, který se otevře, jakmile motor dosáhne své optimální provozní teploty.
Když je motor studený, je termostat zavřený s výjimkou malého obtokového průtoku, takže termostat zaznamená změny teploty chladicí kapaliny, když se motor zahřeje. Chladicí kapalina motoru je nasměrována termostatem na vstup oběhového čerpadla a vrací se přímo do motoru, obchází chladič. Nasměrování vody tak, aby cirkulovala pouze motorem, umožňuje motoru co nejrychleji dosáhnout optimální provozní teploty a přitom se vyhnout lokalizovaným „horkým místům“. Jakmile chladicí kapalina dosáhne aktivační teploty termostatu, otevře se a umožní vodě protékat chladičem, aby se zabránilo zvýšení teploty.
