內燃機車冷卻水系統是指冷卻機車柴油機、增壓器、潤滑油以及增壓空氣的循環水系統。主要由水泵、空氣中間冷卻器、油水熱交換器、散熱器、膨脹水箱及各種閥、儀表管路所組成。常為開式、常溫、壓力強制循環水系統。它起著下述作用：對柴油機的氣缸套、氣缸蓋和增壓器的渦輪出氣殼等零件進行冷卻，以免過熱，降低機械性能。
對潤滑和冷卻柴油機各運動摩擦副的潤滑油進行冷卻，使潤滑油溫度保持在適當範圍內，保證柴油機運動副間隙正常，保持潤滑油性能，延長潤滑油使用壽命。對柴油機增壓空氣進行冷卻，提髙空氣密度，可使燃燒充分，增加柴油機功率，由於各部分對溫度要求不同，機車冷卻水系統分為兩個獨立的循環系統:冷卻柴油機、增壓器的高溫冷卻水系統和冷卻增壓空氣、潤滑油的低溫冷卻水系統。柴油機工作時，在水泵驅動下，冷卻水流經柴油機、增壓器、空氣中間冷卻器和油水熱交換器時吸收的熱量，在流經水散熱器時，又將熱量傳送給空氣；水得到冷卻後，再次被水泵吸入，周而復始地吸熱、放熱、循環流動。
