Ci sono alcune differenze principali tra un motore raffreddato ad acqua e raffreddato ad aria.
I motori raffreddati ad aria utilizzano un design del cilindro del motore che incorpora le alette di raffreddamento intorno al cilindro e sulla testa del cilindro del pistone. Queste alette allontanano il calore dal cilindro e irradiano il calore. Mentre il veicolo viene guidato, l'aria viene diretta sulle alette per dissipare ancora più calore. Alcuni veicoli possono incorporare un ventilatore a cinghia o elettrico per soffiare attraverso le alette per aiutare a mantenere il motore fresco. Alcuni motori usano l'aria calda fuori dal motore per riscaldare l'interno dell'abitacolo. I motori raffreddati ad aria impiegano più tempo a mantenere costante la temperatura del motore. Ciò può influire sul funzionamento del motore durante condizioni di freddo o condizioni di calore estreme.
Invece di pinne usate per mantenere il motore fresco, nei motori raffreddati ad acqua il blocco motore e le testate sono fuse ma con passaggi interni in tutto il blocco motore attorno ai cilindri e sopra il cilindro nella testata. Il motore utilizzerà una pompa dell'acqua collegata a questi passaggi sul motore. La pompa dell'acqua può essere guidata da cinghia, ingranaggio o motore elettrico. Il sistema ha un radiatore che viene utilizzato per irradiare il calore dall'acqua (refrigerante) che scorre attraverso il motore. Un termostato viene messo in un passaggio dal motore al radiatore. La temperatura dell'acqua o del liquido di raffreddamento viene mantenuta dal termostato. Il termostato controlla il flusso di refrigerante nel radiatore. Quando la pompa dell'acqua viene girata, il liquido di raffreddamento viene pompato attraverso il motore. Il liquido di raffreddamento assorbe e trasferisce il calore del motore dal processo di combustione. Quando il liquido di raffreddamento si riscalda, il termostato consente di limitare il flusso al radiatore finché la temperatura del liquido di raffreddamento raggiunge una temperatura impostata di circa 190 gradi, momento in cui apre il flusso verso il radiatore. Il refrigerante fluisce quindi nel radiatore e il calore del refrigerante viene trasferito alle alette del radiatore per essere dissipato verso l'aria circostante come le alette sul motore raffreddato ad aria. Il radiatore ha ventilatori elettrici o meccanici per soffiare aria attraverso le alette di raffreddamento. Il termostato si apre e si chiude secondo necessità per mantenere costante la temperatura interna del refrigerante del motore; la temperatura del motore è controllata meglio dai motori raffreddati ad aria. Il refrigerante può anche essere indirizzato nell'abitacolo per fluire attraverso un piccolo radiatore chiamato nucleo riscaldante per riscaldare l'interno del veicolo.
Alcuni motori possono utilizzare un design ibrido che utilizza un sistema di raffreddamento ad acqua miscelato con alcuni dei tratti del motore raffreddati ad aria per aiutare a mantenere il motore fresco e per alleggerire il peso aggiunto di un sistema di raffreddamento dell'acqua a grandezza naturale. Questi sistemi possono utilizzare radiatori più piccoli o radiatori leggeri leggeri e design di motori dotati di aree raffreddate ad aria per dissipare il calore.
I vantaggi dei motori raffreddati ad aria sono che sono più leggeri senza l'uso di radiatori, pompe dell'acqua, termostati, refrigerante o tubi flessibili. Gli svantaggi sono che non possono riscaldarsi velocemente e non possono mantenere una temperatura costante del motore. Ciò influenzerà le prestazioni del motore e le emissioni nei cambiamenti climatici come temperature estreme fredde o calde. Un motore freddo richiede l'aggiunta di carburante per funzionare correttamente.
I vantaggi dei motori raffreddati ad acqua sono che possono riscaldarsi rapidamente e mantenere la temperatura del motore migliore rispetto al design raffreddato ad aria. Ciò aiuta a mantenere le prestazioni e le emissioni del motore. Gli svantaggi di un motore raffreddato ad acqua sono il peso aggiunto del design del motore insieme al peso aggiunto dei componenti del sistema di raffreddamento come il radiatore, la pompa dell'acqua, il liquido di raffreddamento e i tubi flessibili.