W układach chłodzenia cieczowego głównym elementem zapewniającym sprawne oddawanie ciepła do otoczenia jest chłodnica. W silnikach o chłodzeniu pośrednim ciecz chłodząca przepływa przez kanały wewnątrz kadłuba (bloku cylindrów) i głowicy silnika. W czasie nagrzewania cieczy w pośrednim układzie zamkniętym wzrasta ciśnienie, dzięki czemu temperatura wrzenia cieczy chłodzącej podwyższa się i podczas pracy silnika może osiągać wartości przekraczające 100 °C. Cieczowy układ chłodzenia może pracować w tzw. krótkim (małym) lub pełnym (dużym) obiegu, co regulowane jest przy pomocy termostatu. Praca w krótkim obiegu występuje wtedy, gdy silnik posiada niską temperaturę i ciecz krąży w układzie z ominięciem chłodnicy. Po nagrzaniu silnika do właściwej temperatury termostat otwiera połączenie z chłodnicą i układ pracuje wówczas w obiegu pełnym. Rysunek przedstawia typowy układ chłodzący pośredni silnika spalinowego. Ciecz chłodząca, której przepływ jest wymuszony przez pompę (5) po opuszczeniu kanałów silnika wpływa do komory zaworu termostatycznego (2), który w zależności od temperatury cieczy umożliwia jej przepływ w krótkim lub pełnym obiegu. W krótkim obiegu ciecz wraca bezpośrednio do pompy i dalej do kanałów silnika. W obiegu pełnym ciecz przeprowadzana jest przez chłodnicę (3) w której jej temperatura jest obniżana.