Ochłodzenie wody uzyskiwane jest głównie dzięki odparowaniu niewielkiej części strumienia wody (ok. 2%) oraz wskutek wymiany ciepła pomiędzy wodą a powietrzem na drodze konwekcji.

Proces chłodzenia wody zachodzi przede wszystkim wewnątrz zraszalnika chłodni, po którego górnej powierzchni woda chłodząca jest dystrybuowana przez zraszacze wodorozdziału, a także w strefach kroplowych, tzn. w strefie rozprysku ponad zraszalnikiem oraz w strefie deszczu pod zraszalnikiem. Uniesione przez powietrze krople wody są separowane w eliminatorze unosu, zamontowanym ponad wodorozdziałem.

Medium chłodzącym wodę jest powietrze atmosferyczne płynące pionowo z dołu do góry chłodni. Powietrze wpływa specjalnymi otworami umieszczonymi w dolnej części chłodni zwanymi „oknami wlotowymi”. W odróżnieniu do chłodni wentylatorowej w chłodniach kominowych przepływające powietrze ma o wiele niższą prędkość przepływu, a tym samym efekt chłodzenia jest niższy.

Chłodnia kominowa, która jest droższa w budowie ale tańsza w eksploatacji zastępuje kilkadziesiąt celek chłodni wentylatorowej.

Największe chłodnie wybudowane w Polsce mają obciążenie hydrauliczne 80 000 m3/h., co można porównać, aż do 660 000 wanien łazienkowych. Natomiast ilość wody odparowanej z chłodni to ok. 2000 m3/h.