水冷散熱器系統利用泵使散熱管中的冷卻液循環并進行散熱。在裝置上的吸熱部分（在液冷系統中稱之為吸熱盒）用于從電腦CPU、北橋、顯卡上吸收熱量。吸熱部分吸收的熱量通過在機身背面設計的散熱器排到主機外面。一套典型的系統須具有以下部件：水冷塊、循環液、水泵、管道和水箱或換熱器。

       水冷散熱器與風冷其本質是相同的，只是水冷利用循環液將CPU的熱量從水冷塊中搬運到換熱器上再散發出去，代替了風冷散熱的均質金屬或者熱管，其中的換熱器部分又幾乎是風冷散熱器的翻版。

       水冷系統的特點主要有兩個：均衡CPU的熱量和低噪聲工作。由于水的比熱容很大，因此能夠吸收大量的熱量而保持溫度不會明顯的變化，水冷系統中CPU的溫度能夠得到好的控制，突發的操作都不會引起CPU內部溫度大幅度的變化，由于換熱器的表面積很大，所以只要低轉速的風扇對其進行散熱就能起到不錯的效果，因此水冷大多搭配轉速較低的風扇，此外，水泵的工作噪聲一般也不會很明顯，這樣水冷散熱器整體的散熱系統與風冷系統相比就比較安靜了。