Intercooler to tak zwany wymiennik ciepła o przepływie krzyżowym, ponieważ płyn chłodzący usuwający ciepło (powietrze) porusza się pod kątem dziewięćdziesięciu stopni do ciepłego płynu (powietrza, wody lub oleju). Interakcja tych płynów odbywa się za pomocą rur i żeber wewnątrz intercoolera. Puste rurki biegną wzdłuż długości wymiennika ciepła i są używane jako kanały, przez które ciepły płyn przedostaje się z wlotu, przez intercooler, a następnie do wylotu, gdy zostanie wystarczająco schłodzony.
Prawdziwe chłodzenie odbywa się jednak za pomocą żeber, które pokrywają powierzchnię intercoolera. Ułożone w sposób falisty, pozwalają na maksymalizację powierzchni wymiennika ciepła, dzięki czemu ciepło może być odprowadzane do otoczenia tak wydajnie, jak to możliwe.
Mówiąc prościej, chłodnice międzystopniowe pobierają ciepłe powietrze wchodzące do silnika i ochładzają je poprzez wymianę ciepła. Zasady termodynamiki mówią, że im większa różnica temperatur między powietrzem wlotowym przez kolektor a temperaturą spalania w cylindrze, tym więcej energii jest przekształcane poprzez spalanie. Tak więc zimniejszy wlot oznacza większą różnicę temperatur, a zatem większą moc.
Najbardziej efektywne wykorzystanie intercoolera ma miejsce w przypadku pojazdu z turbodoładowaniem lub doładowaniem, gdzie powietrze wlotowe zostanie zbyt rozgrzane przez turbosprężarkę lub doładowanie, jeśli nie zostanie to zrobione w inny sposób. Korzystając z jeszcze większej liczby zasad termodynamiki, jeśli ciśnienie płynu wzrośnie, temperatura tego płynu również wzrośnie. Dlatego ciśnienie doładowania turbosprężarki nagle zwiększa ciśnienie i temperaturę powietrza wlotowego, co, jeśli nie zostanie schłodzone, doprowadzi do braku wydajności silnika.
Aby temu zaradzić, między turbosprężarką a wlotem do silnika umieszcza się chłodnicę międzystopniową, aby powietrze mogło zostać odpowiednio schłodzone na czas, zanim dostanie się do cylindrów i wejdzie w interakcję z dopływającym paliwem. Bez chłodnicy międzystopniowej wykonującej tę pracę, ciepłe powietrze z czegoś takiego jak sprężarka doładowująca stanowiłoby siedlisko dla zapłonu wstępnego. Oznacza to, że paliwo jest spalane zbyt wcześnie w cyklu silnika, co zmniejsza wydajność i moc silnika, a także może spowodować uszkodzenia.
