Ein Verbrennungsmotor benötigt ein Kühlsystem, um Defekte durch zu hohe Temperaturen zu vermeiden. In fast allen Automobilen wird eine Flüssigkeitskühlung eingesetzt. Als Flüssigkeit wird eine Mischung aus einem Frostschutzmittel und Wasser verwendet. Damit wird vermieden, dass die Kühlflüssigkeit bei niedrigen Außentemperaturen einfriert. Der Wasserkühler befindet sich im Frontbereich und besteht meist aus Aluminium, bei älteren Fahrzeugen auch aus Messing. Der Fahrtwind sorgt für eine Abkühlung der Kühlflüssigkeit. Im Stand und bei langsamer Fahrt sorgt ein Ventilator für die nötige Luftzufuhr.

Mit einer Wasserpumpe wird die Kühlflüssigkeit in den Kühlkreislauf gepumpt. Die Motorkühlung wird durch ein Thermostat geregelt, das ein Ventil steuert. Wenn die Temperatur eine bestimmte Grenze (ca. 75 °C) überschreitet, wird das Ventil geöffnet. Falls die Kühlung nicht ausreicht und eine weitere Temperaturgrenze (ca. 90 °C) überschritten wird, schaltet sich auch der Ventilator ein. Der Ausdehnung der Kühlflüssigkeit bei steigender Temperatur wird durch den Ausgleichsbehälter begegnet. Defekte an der Kühlung betreffen oftmals die Dichtigkeit. Wenn Kühlflüssigkeit unter dem Auto zu finden ist, muss das Leck gesucht werden. Wenn die Temperatur in den roten Bereich vordringt, sollte der Wagen sofort abgestellt werden, damit ein Motorschaden verhindert wird. Erst wenn die Temperatur gesunken ist, kann die Fahrt fortgesetzt werden.

Die Wärme des Motors wird auch verwendet, um die Fahrzeugheizung zu betreiben. Mit einem Wärmetauscher wird die Abwärme des Motors genutzt, um Luft zu erwärmen. Mit einem Innenraumgebläse wird die warme Luft in die Fahrgastzelle transportiert. Die Aufheizung funktioniert besonders schnell, wenn Umluft verwendet wird. Dann wird die Luft aus der Fahrgastzelle immer wieder durch den Wärmetauscher geführt. Da diese Luft eine höhere Temperatur hat als die Außenluft, wird der Erwärmungsprozess beschleunigt.