Bilradiatorer er konstruert av et par topptanker i metall eller plast, forbundet med en kjerne med mange smale passasjer, noe som gir et stort overflateareal i forhold til volum. Denne kjernen er vanligvis laget av stablede lag av metallplate, presset for å danne kanaler og loddet eller loddet sammen. I mange år ble radiatorer laget av messing- eller kobberkjerner loddet til messinghoder. Moderne radiatorer har aluminiumskjerner, og sparer ofte penger og vekt ved å bruke plasthoder med pakninger. Denne konstruksjonen er mer utsatt for feil og mindre lett å reparere enn tradisjonelle materialer.
En tidligere byggemetode var honeycomb-radiatoren. Runde rør ble smidd til sekskanter i endene, deretter stablet sammen og loddet. Ettersom de bare rørte ved endene, dannet dette det som faktisk ble en solid vanntank med mange luftrør gjennom seg.[2]
Noen veteranbiler bruker radiatorkjerner laget av kveilrør, en mindre effektiv, men enklere konstruksjon.
Radiatorer brukte først nedadgående vertikal strømning, drevet utelukkende av en termosyfoneffekt. Kjølevæske varmes opp i motoren, blir mindre tett og stiger. Når radiatoren avkjøler væsken, blir kjølevæsken tettere og faller. Denne effekten er tilstrekkelig for stasjonære motorer med lav effekt, men utilstrekkelig for alle bortsett fra de tidligste bilene. Alle biler har i mange år brukt sentrifugalpumper for å sirkulere motorkjølevæsken fordi naturlig sirkulasjon har svært lave strømningshastigheter.Et system med ventiler eller ledeplater, eller begge deler, er vanligvis integrert for samtidig å betjene en liten radiator inne i kjøretøyet. Denne lille radiatoren, og den tilhørende vifteviften, kalles varmekjernen, og tjener til å varme opp kupeens interiør. I likhet med radiatoren virker varmekjernen ved å fjerne varme fra motoren. Av denne grunn anbefaler bilteknikere ofte operatører å slå på varmeren og sette den til høy hvis motoren overopphetes, for å hjelpe hovedradiatoren.
Motortemperaturen på moderne biler styres først og fremst av en termostat av vokspellettype, en ventil som åpner når motoren har nådd sin optimale driftstemperatur.
Når motoren er kald, er termostaten stengt bortsett fra en liten bypassstrøm slik at termostaten opplever endringer i kjølevæsketemperaturen når motoren varmes opp. Motorkjølevæsken ledes av termostaten til innløpet til sirkulasjonspumpen og returneres direkte til motoren ved å omgå radiatoren. Ved å dirigere vannet til å sirkulere bare gjennom motoren kan motoren nå optimal driftstemperatur så raskt som mulig, samtidig som man unngår lokale "hot spots". Når kjølevæsken når termostatens aktiveringstemperatur, åpnes den, slik at vannet kan strømme gjennom radiatoren for å forhindre at temperaturen stiger høyere.
