Bilradiatorer er konstrueret af et par metal- eller plastiktanke, forbundet med en kerne med mange smalle passager, hvilket giver et stort overfladeareal i forhold til volumen. Denne kerne er normalt lavet af stablede lag af metalplader, presset til at danne kanaler og loddet eller loddet sammen. I mange år blev radiatorer lavet af messing- eller kobberkerner loddet til messing-samlere. Moderne radiatorer har aluminiumkerner og sparer ofte penge og vægt ved at bruge plastikhoveder med pakninger. Denne konstruktion er mere tilbøjelig til at fejle og er mindre let at reparere end traditionelle materialer.
En tidligere byggemetode var honeycomb radiatoren. Runde rør blev sænket til sekskanter i deres ender, derefter stablet sammen og loddet. Da de kun rørte ved deres ender, dannede dette det, der i virkeligheden blev en solid vandtank med mange luftrør igennem sig.[2]
Nogle veteranbiler bruger radiatorkerner lavet af oprullet rør, en mindre effektiv, men enklere konstruktion.
Radiatorer brugte først nedadgående lodret strømning, udelukkende drevet af en termosyfoneffekt. Kølevæske opvarmes i motoren, bliver mindre tæt og stiger derfor. Når køleren afkøler væsken, bliver kølevæsken tættere og falder. Denne effekt er tilstrækkelig til stationære motorer med lav effekt, men utilstrækkelig for alle undtagen de tidligste biler. Alle biler har i mange år brugt centrifugalpumper til at cirkulere motorkølevæsken, fordi naturlig cirkulation har meget lave strømningshastigheder.Et system af ventiler eller ledeplader eller begge dele er normalt indbygget for samtidig at betjene en lille radiator inde i køretøjet. Denne lille radiator, og den tilhørende blæser, kaldes varmelegemet, og tjener til at opvarme kabinens interiør. Ligesom radiatoren virker varmelegemet ved at fjerne varme fra motoren. Af denne grund råder bilteknikere ofte operatører til at tænde for varmeren og indstille den til høj, hvis motoren overophedes, for at hjælpe hovedkøleren.
Motortemperaturen på moderne biler styres primært af en voks-pellet type termostat, en ventil, der åbner, når motoren har nået sin optimale driftstemperatur.
Når motoren er kold, er termostaten lukket bortset fra et lille bypass flow, så termostaten oplever ændringer i kølevæsketemperaturen, når motoren varmes op. Motorkølevæske ledes af termostaten til indløbet af cirkulationspumpen og returneres direkte til motoren, uden om køleren. Hvis vandet kun cirkulerer gennem motoren, kan motoren nå den optimale driftstemperatur så hurtigt som muligt, samtidig med at lokale "hot spots" undgås. Når kølevæsken når termostatens aktiveringstemperatur, åbner den, så vandet kan strømme gennem radiatoren for at forhindre temperaturen i at stige højere.
