Холоди́льный цикл, обратный круговой термодинамический процесс, используемый для искусственного охлаждения в холодильных машинах. Применяют холодильные циклы, основанные на испарении жидкости, использовании эффекта Джоуля – Томсона, расширении рабочего тела в детандере. Одним из наиболее энергетически выгодных является обратный цикл Карно. Подобный ему цикл идеальной парокомпрессионной холодильной машины состоит из двух адиабатических процессов (1–2, 3–4) и двух изотермических процессов (4–1, 2–3). Существуют усложнённые циклы (каскадные, многоступенчатые, с регенерацией теплоты и др.), назначение которых – повышение экономичности, расширение интервала температур и др. Например, каскадный холодильный цикл применяют для получения температур до –110 °C.