Os radiadores de automóveis são construídos com um par de tanques coletores de metal ou plástico, ligados por um núcleo com muitas passagens estreitas, proporcionando uma área de superfície elevada em relação ao volume. Este núcleo é geralmente feito de camadas empilhadas de chapa metálica, prensadas para formar canais e soldadas ou soldadas juntas. Por muitos anos, os radiadores foram feitos de núcleos de latão ou cobre soldados a conectores de latão. Os radiadores modernos têm núcleos de alumínio e muitas vezes economizam dinheiro e peso usando cabeçotes de plástico com juntas. Esta construção é mais propensa a falhas e menos facilmente reparada do que os materiais tradicionais.
Um método de construção anterior era o radiador em favo de mel. Tubos redondos foram moldados em hexágonos em suas extremidades, depois empilhados e soldados. Como eles apenas se tocavam nas extremidades, isso formou o que se tornou, na verdade, um tanque de água sólido com muitos tubos de ar através dele.
Alguns carros antigos usam núcleos de radiador feitos de tubo enrolado, uma construção menos eficiente, mas mais simples.
Os radiadores usaram primeiro o fluxo vertical descendente, impulsionado apenas por um efeito termossifão. O líquido refrigerante é aquecido no motor, torna-se menos denso e, assim, sobe. À medida que o radiador esfria o fluido, o líquido refrigerante fica mais denso e cai. Este efeito é suficiente para motores estacionários de baixa potência, mas inadequado para todos, exceto os primeiros automóveis. Todos os automóveis, durante muitos anos, usaram bombas centrífugas para circular o líquido refrigerante do motor porque a circulação natural tem taxas de fluxo muito baixas.Um sistema de válvulas ou defletores, ou ambos, geralmente é incorporado para operar simultaneamente um pequeno radiador dentro do veículo. Este pequeno radiador e o ventilador associado são chamados de núcleo do aquecedor e servem para aquecer o interior da cabine. Assim como o radiador, o núcleo do aquecedor atua removendo o calor do motor. Por esse motivo, os técnicos automotivos costumam aconselhar os operadores a ligar o aquecedor e colocá-lo no nível alto se o motor estiver superaquecido, para auxiliar o radiador principal.
A temperatura do motor nos carros modernos é controlada principalmente por um termostato do tipo pellet de cera, uma válvula que se abre quando o motor atinge sua temperatura ideal de operação.
Quando o motor está frio, o termostato é fechado, exceto por um pequeno fluxo de desvio, de modo que o termostato sofre alterações na temperatura do líquido arrefecedor à medida que o motor aquece. O líquido refrigerante do motor é direcionado pelo termostato para a entrada da bomba de circulação e retorna diretamente ao motor, desviando do radiador. Direcionar a água para circular apenas através do motor permite que o motor atinja a temperatura ideal de operação o mais rápido possível, evitando "pontos quentes" localizados. Assim que o refrigerante atinge a temperatura de ativação do termostato, ele se abre, permitindo que a água flua pelo radiador para evitar que a temperatura suba ainda mais.
