在目前我国的冷库中，使用较普遍的制冷剂主要是主要分为氨（NH3）、氟利昂（CFC/HCFC/HFC）和二氧化碳（CO2）。每种制冷剂都各具特点，如氨对臭氧层危害小、容易获取、价格低廉、压力适中、单位制冷量大、放热系数高、几乎不溶解于油、流动阻力小；缺点是对铜及铜合金有腐蚀作用，有刺激性臭味、有毒、易燃易爆，一旦泄露危害极大。
氟利昂在常温下都是无色、无味气体、易挥发液，透明、介电常数低、临界温度高、易液化、溶于油，无味或略有气味，无毒或低毒，化学性质稳定，但对大气臭氧层破坏严重。目前，氟利昂系列冷媒一部分已禁用，一部分限制使用。
二氧化碳制冷是一种天然制冷剂，具有高密度和低粘度，其流动损失小、传热效果良好，制冷能力大，并且费用低易获取、稳定性好、安全无毒，不可燃。缺点是运行压力高，需专业维护。
在衡量制冷剂时，除了考虑安全性外，绿色环保也是衡量的重要因素，臭氧层消耗潜值（ODP）和全球变暖潜能值（GWP）是两个关键性考核指标。由于氟利昂对环境的破坏作用而不被人看好，氨的ODP和GWP都为0，二氧化碳的ODP为0，GWP为1，这两种对环境的影响相对小，也是当今较为热门的制冷剂推荐。目前国内外还是以氨制冷系统为主，并且技术相对比较成熟，但由于国内近些年发生的氨冷库重大事故，使人们更多将重心放在二氧化碳上，开发新型的二氧化碳制冷技术也成为冷冻冷藏行业的研究热点。
国内外对二氧化碳在低温制冷系统中的应用研究多为复叠系统、双级增压系统和载冷系统。相对于这些系统，开发一种结构更简单、运行效率更高的二氧化碳制冷系统，将成为研究趋势。