FCU-järjestelmien takana oleva tiede hyödyntää fysiikan perusperiaatteita, erityisesti termodynamiikan lakeja, jotka ohjaavat lämmönsiirtoon liittyviä prosesseja, kuten johtuvuutta ja konvektiota. Lämmön imeytyminen tapahtuu sen patterin kautta, kun kylmäaine haihtuu jäähtyäkseen jäähdytystilan aikana.
Käytännön kannalta FCU-järjestelmässä on ilman ja kylmäaineen liike. Jäähdytystilassa se ottaa lämpimämpää ilmaa tästä tilasta ja puhaltaa sen patterin yli. Siksi kylmäaine poistaa lämpöä ilmasta ja jäähdyttää siten sitä.
Tämä viileä ilma kierrätetään sitten takaisin huoneeseen jäähdyttäen sitä tehokkaasti. Lämmitystilassa käytetään kuitenkin päinvastaista prosessia. Lämpö poistetaan kylmäaineesta patterin kautta ja siirretään ilmaan lämmittäen sitä ennen kuin se tyhjennetään takaisin huoneeseen.