El líquido, después de ser admitido por una válvula de expansión del tipo flotador, fluye a través de los tubos de la serpentina, removiendo calor del medio a ser enfriado. Al recibir calor en el evaporador, una parte del refrigerante se evapora, formando una mezcla de líquido y vapor, la cual, al salir del evaporador, es conducida hasta un separador de líquido. Este separador, como el propio nombre dice, tiene la función de separar la fase vapor de la fase líquida. El refrigerante en estado de vapor saturado es aspirado por el compresor, mientras que el líquido vuelve al evaporador, a medida que se hace necesario. Como existe líquido en contacto con toda la superficie de los tubos, este tipo de evaporador utiliza de forma efectiva toda su superficie de transferencia de calor, resultando en elevados coeficientes globales de transferencia de calor.
Este tipo de evaporador es muy usado en sistemas frigoríficos que utilizan amoníaco como fluido refrigerante, pero su empleo está limitado en sistemas con refrigerantes halogenados, debido a la dificultad de promover el retorno del aceite al cárter del compresor. Exige grandes cantidades de refrigerante y también tiene un costo inicial más alto.
