المياه التي يتم تسخينها في العمليات الصناعية أو في المكثفات (Condensers) يتم ضخها إلى داخل برج التبريد بواسطة مضخات من الأعلى، ويتم توزيعها بشكل متساوي على شكل قطرات حتى تسقط في حوض البرج، وأثناء سقوطها تكون على تماس مع الهواء المار داخل البرج حيث تتم عملية التبادل الحراري، وتنتقل الحرارة من تيار الماء الساخن إلى تيار الهواء البارد مما يرفع درجة حرارته والرطوبة النسبية فيه إلى 100% ومن ثم يتم تصريف الهواء الساخن إلى الجو، وتتجمع المياه المبردة (Cooled water) في حوض البرج ويتم ضخها من جديد ليتم استخدامها في العمليات الصناعية المختلفة أو في المكثفات الصناعية.

تتم عملية التبريد داخل البرج نتيجةً لسببين اثنين هما:

1. عملية التوصيل الحراري (Conduction heat transfer) الناتجة عن اتصال الماء الساخن بالهواء البارد.
2. التبريد بالتبخير (Evaporative Cooling) الحاصل لكميات صغيرة من الماء الساخن الداخل إلى البرج، مما يسمح بوصول درجة حرارة الماء الخارج من البرج إلى درجة حرارة قريبة أو أقل من درجة الحرارة المحيطة بالبرج، ويعدّ هذا السبب هو السبب الرئيس لعملية التبريد.

سيحمل الهواء المطرود إلى خارج البرج معه البخار الناتج، وبالإضافة إلى ذلك فإن جزءًا من الحرارة المحسوسة تنتقل من الماء إلى الهواء، فترتفع درجة حرارة الهواء الخارج من البرج وكمية الرطوبة فيه أيضاً، ومن الواضح أن فعالية برج التبريد تعتمد بدرجة كبيرة على درجة الحرارة الرطبة للهواء عند دخوله إلى البرج مقاسةً ببصيلة ميزان الحرارة الرطب (Wet Bulb Thermometer)، فكلما كانت درجة حرارة الهواء المقاس ببصيلة ميزان الحرارة الرطب عند الدخول منخفضة زادت فعالية البرج.