Sesebuah peti sejuk berfungsi melalui prinsip penyejatan cecair penyejuk. Apabila seuatu cecair menyejat, suhu akan turun kerana tenaga haba telah diserap untuk mengatasi daya tarikan antara molekul-molekul cecair supaya molekul tersebut boleh melepaskan diri menjadi gas.

Untuk membolehkan prinsip tersebut dapat diaplikasikan secara berterusan, sesebuah peti sejuk berfungsi dengan menggunakan satu kitar termodinamik (rujuk Rajah 1) yang terdiri daripada pemampat, kondenser, pemeluwap dan injap pengembangan. Setiap komponen dihubungkan melalui satu saluran bahan penyejuk. Bahan seperti R-12 (CFC) ataupun R-134a (HFC) digunakan sebagai bendalir penyejuk.

Pemampat memampatkan gas bahan penyejuk kepada bentuk cecair. Proses pemampatan gas tersebut untuk menukarkannya kepada cecair menyebabkan peningkatan suhu cecair penyejuk, maka haba disingkirkan melalui satu pengubah haba yang kelihatan seperti radiator kereta, dikenali sebagai kondenser. Cecair yang telah disejukkan itu kemudiannya akan mengalir ke injap pengembangan, satu injap bukaan kecil yang menukarkan cecair tersebut kepada titisan halus yang bertukar kepada gas apabila menyejat semasa melalui pemeluwap yang biasanya ditempatkan pada bahagian kotak pendingin air batu. Penyejatan gas bahan penyejuk menurunkan suhunya.

Seterusnya, gas bahan penyejuk menyerap haba daripada makanan, menjadikan makanan sejuk. Selepas menyerap haba daripada makanan, gas bahan penyejuk kembali semula ke pemampat.

Kesan termodinamik bagi proses penyejukan boleh difahami melalui gambar rajah fasa suhu-entropi (Rajah 2). Proses pemampatan adalah proses seentropi yang menaikkan tekanan wap bendalir penyejuk serta suhunya (peringkat 1-2). Haba yang terhasil akibat proses mampatan disingkirkan melalui kondenser, iaitu proses setekanan (peringkat 2-3). Penyingkiran haba bendalir penyejuk seterusnya menukarkan fasa bendalir penyejuk daripada keadaan wap kepada keadaan cecair (proses 3-4). Apabila melalui injap pengembangan, cecair bendalir penyejuk akan bertukar menjadi campuran cecair-wap (peringkat 4-5), menurunkan suhu bendalir tetapi meningkatkan entropinya. Akhir sekali, campuran cecair-wap penyejuk akan bertukar kepada wap sepenuhnya di dalam pemeluwap (peringkat 5-1), suatu proses setekanan.