Il liquido, dopo essere stato ammesso da una valvola di espansione a forma di boa, scorre attraverso i tubi a serpentina, rimuovendo il calore dal fluido da raffreddare. Dopo aver ricevuto calore dall'evaporatore, parte del refrigerante evapora formando una miscela di liquido e vapore che, all'uscita dall'evaporatore, viene portato a un separatore di liquidi. Questo separatore, come dice il nome, ha la funzione di separare la fase vapore dalla fase liquida. Il refrigerante nello stato di vapore saturo viene aspirato dal compressore mentre il liquido ritorna all'evaporatore secondo necessità. Poiché vi è del liquido a contatto con l'intera superficie dei tubi, questo tipo di evaporatore utilizza efficacemente tutta la sua superficie di trasferimento del calore, con conseguenti elevati coefficienti di trasferimento del calore complessivo.
Questo tipo di evaporatore è ampiamente utilizzato nei sistemi di refrigerazione che utilizzano l'ammoniaca come refrigerante, ma il suo utilizzo è limitato nei sistemi con refrigeranti alogenati a causa della difficoltà di promuovere il ritorno dell'olio al basamento del compressore. Richiede grandi quantità di refrigerante e ha anche un costo iniziale più elevato.
