Autoradiatoren zijn gemaakt van een paar metalen of plastic verzameltanks, verbonden door een kern met veel smalle doorgangen, waardoor een groot oppervlak ontstaat in verhouding tot het volume. Deze kern is meestal gemaakt van gestapelde lagen metaalplaat, tot kanalen geperst en aan elkaar gesoldeerd of gesoldeerd. Jarenlang werden radiatoren gemaakt van messing of koperen kernen die aan messing headers waren gesoldeerd. Moderne radiatoren hebben aluminium kernen en besparen vaak geld en gewicht door plastic headers met pakkingen te gebruiken. Deze constructie is gevoeliger voor defecten en minder gemakkelijk te repareren dan traditionele materialen.
Een eerdere bouwmethode was de honingraatradiator. Ronde buizen werden aan de uiteinden in zeshoeken gesmeed, vervolgens op elkaar gestapeld en gesoldeerd. Omdat ze elkaar alleen aan de uiteinden raakten, vormde dit wat in feite een vaste watertank werd met veel luchtbuizen er doorheen.
Sommige oldtimers gebruiken radiatorkernen gemaakt van opgerolde buizen, een minder efficiënte maar eenvoudiger constructie.
Radiatoren maakten eerst gebruik van neerwaartse verticale stroming, uitsluitend aangedreven door een thermosifoneffect. Koelvloeistof wordt in de motor verwarmd, wordt minder dicht en stijgt dus. Terwijl de radiator de vloeistof afkoelt, wordt de koelvloeistof dichter en daalt. Dit effect is voldoende voor stationaire motoren met een laag vermogen, maar onvoldoende voor alle auto's, behalve de eerste. Alle auto's maken al jaren gebruik van centrifugaalpompen om de motorkoelvloeistof te laten circuleren, omdat de natuurlijke circulatie zeer lage debieten heeft.Meestal wordt een systeem van kleppen of schotten, of beide, ingebouwd om tegelijkertijd een kleine radiator in het voertuig te bedienen. Deze kleine radiator, en de bijbehorende ventilator, wordt de verwarmingskern genoemd en dient om het interieur van de cabine te verwarmen. Net als de radiator werkt de verwarmingskern door warmte uit de motor te verwijderen. Om deze reden adviseren autotechnici operators vaak om de verwarming in te schakelen en op de hoogste stand te zetten als de motor oververhit raakt, om de hoofdradiator te ondersteunen.
De motortemperatuur van moderne auto's wordt voornamelijk geregeld door een thermostaat van het waspellettype, een klep die opengaat zodra de motor de optimale bedrijfstemperatuur heeft bereikt.
Wanneer de motor koud is, is de thermostaat gesloten, met uitzondering van een kleine bypass-stroom, zodat de thermostaat veranderingen in de koelvloeistoftemperatuur ervaart naarmate de motor warmer wordt. De motorkoelvloeistof wordt door de thermostaat naar de inlaat van de circulatiepomp geleid en rechtstreeks naar de motor teruggevoerd, waarbij de radiateur wordt omzeild. Door het water alleen door de motor te laten circuleren, kan de motor zo snel mogelijk de optimale bedrijfstemperatuur bereiken, terwijl plaatselijke ‘hotspots’ worden vermeden. Zodra de koelvloeistof de activeringstemperatuur van de thermostaat heeft bereikt, gaat deze open, waardoor er water door de radiator kan stromen om te voorkomen dat de temperatuur verder stijgt.
