Vom Schaufelrad der Wasserpumpe wird ständig Wasser durch den Motor gepumpt. Die Wasserpumpe auch Kühlflüssigkeitspumpe genannt, wird je nach Automobilhersteller entweder von einem Zahnriemen, einem einen Keilrippenantrieb oder einer Steuerkette, von der Kurbelwelle aus angetrieben.
Die Motoren sind doppelwandig aufgebaut, wodurch die Flüssigkeit zum kühlen des Motors fließt und die Wärme von den Wänden abführt.
Die Kühlflüssigkeit zirkuliert nach dem Start und in der Warmlauffase im sogenannten kleinen Kühlkreislauf durch den Motorblock und Zylinderkopf, sowie den Wärmetauscher der Heizung zurück zur Pumpe. So erreicht man eine möglichst schnelle Aufheizung des Kühlmittels.
=== Luftkühlung ===
Trotz der Bezeichnung „Wasserkühlung“ dient auch Luft als kühlendes als Element, entweder als Fahrtwind oder unter Zuhilfenahme des Kühlerventilators.