Eine Kältemaschine transportiert mittels eines Verdichters Wärmeenergie von einer kälteren, zu kühlenden Stelle in eine wärmere Umgebung. Viele Kältemaschinen beruhen auf einem thermodynamischen Kreisprozess.
Im weiteren Sinne werden auch die Adsorptionskältemaschinen und die Absorptionskältemaschinen hinzugerechnet, obwohl sie keinen mechanischen Antrieb (Motor) besitzen.