氣調冷庫的制冷系統與高溫冷藏庫基本相同。氣調冷庫的制冷設備大多采用活塞式單級壓縮制冷系統，以氨或R22作為制冷劑，冷卻方式可以是制冷劑直接蒸發冷卻，也可采用中間載冷劑的間接冷卻，后者比前者效果理想。
現代的氣調冷庫設計，希望將庫內溫度波動控制在±0.5℃范圍內，為此，除要求圍護結構有較大的熱限以減小外界的影響外，在相同條件下，為減少庫內儲藏物品的干耗、減少蒸發器的結霜、維持庫內較高的相對濕度，氣調冷庫的傳熱溫差應為2-3℃，即氣調冷庫蒸發溫度和儲藏要求溫度的差值為2-3℃，以減小蒸發器的結霜量。氣調冷庫通常選用傳熱面積比普通冷庫大的冷風機，即氣調冷庫冷風機設計中采用所謂“大蒸發面積低傳熱溫差”的方案。
冷風機蒸發器結構設計采用較大間距的翅片((6 mm)布置，以利于水沖霜和降低沖霜頻率。用電沖霜會增加氣調冷庫的溫度波動。蒸發器的風機最好采用雙速風機或多個軸流風機可以獨立控制的方式。在冷卻階段風量大一些，冷卻速度加快；等庫溫降至設計值時，風量可減小，從而可以節能并減少水果的干耗。沖霜的水溫應控制在25℃左右，為進行沖水融霜，需要設置專用的融霜用淋水裝置。為保證庫房內的氣密性，在接水盤放水管的后部需設置一段水封。
為了在氣調過程中使制冷機能夠經濟運行，氣調冷庫圍護結構的隔熱層應比一般高溫庫厚。
