Als Kühlmittel wird in der Regel Wasser verwendet, welches mit bestimmten Zusätzen versehen wird, um zum einen den Gefrierpunkt des Wassers herabzusetzen und zum anderen die korrosive Wirkung des Wassers zu verringern. Dazu wird meist eine Glykol-Mischung verwendet. Je höher der Anteil des Glykols ist, desto niedriger ist der Gefrierpunkt. Da die Kühlflüssigkeit in der Regel sehr selten ausgetauscht wird, sammeln sich mit der Zeit auch allerlei Schwebstoffe darin. Das führt dann mit der Zeit zu einer Verfärbung, die nicht weiter schlimm ist. Erst wenn irgendwo ein Riss im System ist, kann die Kühlflüssigkeit mit anderen Betriebsstoffen, wie z.B. Motoröl kontaminiert werden. Dies ist dann ein untrügliches Zeichen dafür, dass z.B. der Zylinderkopf gerissen oder die Kopfdichtung defekt ist.

Trotz der Bezeichnung „Wasserkühlung“ dient auch Luft als kühlendes als Element, entweder als Fahrtwind oder unter Zuhilfenahme des Kühlerventilators.