Система охлаждения герметичная, состоит из радиатора, водяного насоса, термостата, электрического вентилятора охлаждения, расширительного бачка и связывающих шлангов.
Система функционирует следующим образом. Холодный хладагент из радиатора проходит через шланги и трубы к водяному насосу, который прокачивает охлаждающую жидкость через блок цилиндров и головку блока. После охлаждения цилиндров двигателя, камеры сгорания и седел клапанов, хладагент подходит к коллектору и термостату, который первоначально закрыт, и направляется через обходной шланг назад к насосу (модели Турбо и с системой впрыска топлива 2.0 литра) и-или к отопителю, масляному радиатору и другим связанным системам.
Когда двигатель холодный, термостат закрыт, хладагент циркулирует по малому кругу. Когда хладагент достигает определенной температуры, термостат открывается, охлаждающая жидкость проходит через верхний шланг к радиатору. Хладагент в радиаторе охлаждается воздухом, когда автомобиль движется. Воздушный поток усиливается действием электрического вентилятора охлаждения, если необходимо. После достижения другой стороны радиатора хладагент цикл повторяется.
Когда двигатель имеет нормальную рабочую температуру, хладагент расширяется, часть его перемещается в расширительный бачок. Этот хладагент собирается в резервуаре, и возвращается в радиатор, когда система охлаждается.
На моделях Т12 и ранних Т72 применяется радиатор с вертикальным потоком, с верхним и нижним резервуарами, на поздних моделях Т72 (с июля 1987) применяется радиатор с поперечным потоком, который имеет резервуары справа и слева.
Водяной насос установлен на правой стороне двигателя, приводится от шкива коленчатого вала через приводной ремень. Вентилятор охлаждения установлен на радиаторе и приводится электродвигателем. Он управляется термовыключателем и реле. При двухскоростном двигателе вентилятора имеется дополнительное реле и выключатель.
Имеются некоторые различия между системами охлаждения, устанавливаемыми на различных моделях. В автомобилях с автоматической трансмиссией имеется радиатор для охлаждения трансмиссионной жидкости снизу (или слева) резервуара, соединенный с трансмиссией гибкими шлангами и трубами. Модели Турбо и модели с автоматической трансмиссией имеют радиатор охлаждения моторного масла, который расположен на задней части блока цилиндров и соединен с главной системой охлаждения. На моделях с системой впрыска топлива 2.0 литра и Турбо, имеется соединение системы охлаждения с камерой дросселя.