Холоди́льная маши́на, устройство, служащее для отвода теплоты от охлаждаемого тела с понижением его температуры ниже температуры окружающей среды. Холодильные машины используют для получения температур от 10 °C до −150 °C. Область более низких температур относится к криогенной технике. Холодильные машины работают по принципу теплового насоса. Работа холодильных машин характеризуется их холодопроизводительностью (количество теплоты, отнимаемое от охлаждаемого объекта в единицу времени), которая для современных машин лежит в пределах от сотен Вт до нескольких МВт.

Различают холодильные машины парокомпрессионные, абсорбционные, пароэжекторные и воздушно-расширительные. Действие основано на использовании обратного кругового термодинамического процесса (холодильного цикла), совершаемого хладагентом за счёт затраты внешней работы.

Наиболее широко используются компрессионные холодильные машины, которые состоят из компрессора, конденсатора воздушного охлаждения, терморегулирующего вентиля, в котором происходит дросселирование, и испарителя. Эти холодильные машины имеют также приборы автоматики, фильтры, осушители, теплообменники и пр.

В парокомпрессионных, абсорбционных и пароэжекторных холодильных машинах для получения эффекта охлаждения используют кипение низкокипящих жидкостей. Холодильные машины этих трёх типов относятся к группе теплоиспользующих холодильных машин, т. к. они потребляют извне не механическую энергию, а энергию, передаваемую в форме теплоты.

В воздушно-расширительных холодильных машинах охлаждение достигается за счёт расширения сжатого воздуха в детандере.

Первые холодильные машины появились в середине 19 в. Одна из старейших холодильных машин – абсорбционная. Её изобретение и конструктивное оформление связаны с именами Дж. Лесли (Великобритания, 1810), Ф. Карре (Франция, 1850) и Ф. Виндхаузена (Германия, 1878). Первая парокомпрессионная машина, работавшая на диэтиловом эфире, построена Дж. Перкинсом (Великобритания, 1834). Позднее были созданы аналогичные машины с использованием в качестве хладагента диметилового эфира и диоксида серы. В 1874 г. К. Линде (Германия) построил аммиачную парокомпрессионную холодильную машину, которая положила начало холодильному машиностроению.