Radiator mobil dibuat dari sepasang tangki header logam atau plastik, dihubungkan oleh inti dengan banyak saluran sempit, sehingga memberikan luas permukaan relatif tinggi terhadap volume. Inti ini biasanya terbuat dari tumpukan lapisan lembaran logam, ditekan untuk membentuk saluran dan disolder atau dibrazing bersama-sama. Selama bertahun-tahun radiator dibuat dari inti kuningan atau tembaga yang disolder ke header kuningan. Radiator modern memiliki inti aluminium, dan sering kali menghemat uang dan berat dengan menggunakan header plastik dengan gasket. Konstruksi ini lebih rentan terhadap kegagalan dan kurang mudah diperbaiki dibandingkan material tradisional.
Metode konstruksi sebelumnya adalah radiator sarang lebah. Tabung bundar digulung menjadi segi enam di ujungnya, kemudian ditumpuk dan disolder. Karena mereka hanya menyentuh ujung-ujungnya, ini membentuk tangki air padat dengan banyak tabung udara melaluinya.
Beberapa mobil antik menggunakan inti radiator yang terbuat dari tabung melingkar, konstruksi yang kurang efisien namun lebih sederhana.
Radiator pertama kali menggunakan aliran vertikal ke bawah, yang didorong hanya oleh efek termosifon. Cairan pendingin memanas di dalam mesin, menjadi kurang padat, sehingga naik. Saat radiator mendinginkan cairan, cairan pendingin menjadi lebih padat dan turun. Efek ini cukup untuk mesin stasioner berdaya rendah, namun tidak cukup untuk semua mesin kecuali mobil paling awal. Semua mobil selama bertahun-tahun telah menggunakan pompa sentrifugal untuk mensirkulasikan cairan pendingin mesin karena sirkulasi alami memiliki laju aliran yang sangat rendah.Sistem katup atau baffle, atau keduanya, biasanya dipasang untuk mengoperasikan radiator kecil di dalam kendaraan secara bersamaan. Radiator kecil ini, dan kipas blower yang terkait, disebut inti pemanas, dan berfungsi untuk menghangatkan interior kabin. Seperti radiator, inti pemanas bertindak dengan membuang panas dari mesin. Oleh karena itu, teknisi otomotif kerap menyarankan operator untuk menyalakan pemanas dan menyetelnya ke suhu tinggi jika mesin terlalu panas, untuk membantu radiator utama.
Suhu mesin pada mobil modern terutama dikendalikan oleh termostat jenis pelet lilin, yaitu katup yang terbuka setelah mesin mencapai suhu pengoperasian optimal.
Saat mesin dingin, termostat tertutup kecuali aliran bypass kecil sehingga termostat mengalami perubahan suhu cairan pendingin saat mesin memanas. Cairan pendingin mesin diarahkan oleh termostat ke saluran masuk pompa sirkulasi dan dikembalikan langsung ke mesin, melewati radiator. Mengarahkan air untuk bersirkulasi hanya melalui mesin memungkinkan mesin mencapai suhu pengoperasian optimal secepat mungkin sambil menghindari "titik panas" setempat. Setelah cairan pendingin mencapai suhu aktivasi termostat, termostat akan terbuka, memungkinkan air mengalir melalui radiator untuk mencegah suhu naik lebih tinggi.
