Hűtőtornyok alkalmazásánál a párolgás hőelvonó tulajdonságát használjuk fel hőenergia elvitelére. Víz elpárologtatásával és a párolgást fokozó légáram biztosításával így adott méretű hőcserélő felület segítségével több hőt tudunk elvonni és a környezetnek átadni, mint ha csak léghűtést ("szárazhűtést") alkalmazunk. Hűtőtornyokat ugyanis nedves hőmérsékletre méretezünk, ami pl. 35 °C-os, 40% páratartalmú "száraz" levegő esetén 24 °C-os nedves hőmérsékletet jelent.
Ebből következik, hogy például egy vízhűtéses folyadékhűtő kondenzátoroldalán alacsonyabb vízhőfokkal méretezhetünk (ezzel nagymértékben javítva a folyadékhűtő EER-értékét), mintha szárazhűtőt alkalmaznánk. A hűtőtornyok azonban kiválóan alkalmasak komfort-célú felhasználáson kívül technológiai folyamatoknál fejlődő hő elvitelére is.
Nyitott hűtőtornyok
A hűtendő melegvizet a torony tetején bepermetezzük, az a töltetanyagon keresztül „lecsorogva” a víztálcába kerül, majd a víztálcában összegyűjtve, lehülve kerül vissza a rendszerbe. A folyadék közvetlenül érintkezik a ventilátor(ok) által szállított levegővel, így elsősorban olyan esetekben alkalmazható, amikor a megfelelő szűrés biztosítva van, vagy nem jelent problémát, ha a hűtőtoronyból visszatérő hűtött folyadék a levegőből kimosott szennyező anyagokat tartalmaz (port és szerves anyagokat).
A nyitott rendszerű hűtőtorony bekerülési költsége a hőcserélő felület egyszerűbb kialakítása miatt alacsonyabb, mint a zárt rendszerű hűtőtoronyé, alkamazásakor azonban a fentiek figyelembe veendők (pl. leválasztó lemezes hőcserélő beépítésére lehet szükség).
Zárt hűtőtornyok
A lehűtendő folyadék egy hőcserélőben áramlik, ezáltal nem érintkezik közvetlenül a levegővel.
A primer oldalon lévő hűtendő folyadék egy rozsdamentes lemezes hőcserélőn áramlik keresztül. A szekunder oldalon lévő hűtőfolyadék a torony tetején kerül bepermetezésre és a nyitott rendszerhez hasonlóan -az ellenáramú levegő hatására- a töltet anyagon kersztülfolyva lehül. A szekunder körhöz tartozik még egy szennyfogó szűrő és egy a torony alján összegyült hűtőfolyadék keringető szivattyú.