En amont de l'évaporateur le détendeur du circuit frigorifique permet de décomprimer le fluide frigorigène. Au cours du passage dans l'évaporateur, le fluide frigorigène passe de l'état liquide à l'état gazeux, c'est le phénomène d'évaporation qui produit ainsi du froid.
Ce changement d'état produit un brusque refroidissement du fluide qui va se réchauffer tout au long du passage dans l'évaporateur, captant la chaleur du milieu dans lequel il est (fluide caloporteur, ou air).
Comme le condenseur qui dans son cas dégage de la chaleur, l'évaporateur se présente la plupart du temps sous forme d'une batterie échangeur munie d'ailettes destinées à augmenter la surface d'échange thermique afin de diffuser avec le meilleur rendement l'énergie frigorifique. Au passage de l'évaporateur, et dans le cas d'une climatisation avec évaporateur à air, celui-ci au passage de la batterie froide qu'est l'évaporateur, va se condenser et l'eau de condensats sera à récupérer et à évacuer vers une descente d'eaux usées.
Dans le cas d'uen pompe à chaleur ce phénomène de condensation en hiver peur provoquer de la glace et ainsi freiner l'échange thermique. C'est pourquoi, une résistance de dégivrage est enclenchée par la pompe à chaleur ou une inversion de cycle frigorifique. De là le COP de la pompe à chaleur est diminué et le rendement global annuel "COP global saisonnier" également. c'est pourquoi dans les régions les plus froides, la pompe à chaleur en relève de chaudière est conseillée. C'est la chaudière qui fonctionne durant les quelques jours lesplus froids, et la pompe à chaleur prend le réla dès que la témpérature extérieure devient positive.