这种制冷机中，氨为制冷剂，水为吸收剂，由于氨和水在相同压力下沸点相差不大（在大气压力下，氨的沸点为-33．4℃，水为100℃，两者相差133．4℃），因此在发生器中产生氨蒸气时，也会蒸发出一部分水蒸气，为了提高氨蒸气浓度，要采用精馏方法对氨气进行提纯，以获得较纯的氨蒸气。
如图9所示为单级氨水吸收式制冷机工作流程图，该制冷系统主要由发生器、精馏器、回流冷凝器、过冷器、节流阀、蒸发器、吸收器、溶液热交换器和溶液泵等组成。其制冷循环的基本过程是发生、冷凝、节流、蒸发和吸收。浓溶液在精馏器的提馏段中与发生器中产生的含水氨蒸气接触，进行热、质交换，氨蒸气浓度增加，氨溶液浓度则降低。然后，溶液下流至发生器，被加热后蒸发，蒸气上升到精馏段时，与来自回流冷凝器的冷凝液接触，自下而上地在每层塔板上重复蒸发和冷凝过程，析出水分，使氨蒸气的纯度不断提高；通过回流冷凝器时，氨蒸气一部分被冷凝后回流，其余从塔顶排出，其纯度可达99．8％以上。
氨蒸气进入冷凝器后被冷凝成氨液，再进入过冷器被来自蒸发器的氨蒸气冷却，再经节流阀减压后进入蒸发器，在那里汽化并吸热，产生制冷效果。氨蒸气经过冷器加热后进入吸收器，被稀溶液吸收，放出的溶解热被冷却水带走。所形成的浓溶液由溶液泵加压后送至溶液热交换器，再进入精馏塔。发生器底部的稀溶液经溶液热交换器预冷后，经节流阀减压后进入吸收器上部，向下喷淋时吸收氨蒸气。
加热发生器的热源可以是低压蒸气或其他热源。氨水吸收式制冷机的制冷量大，可获得0℃以下的制冷温度，当热源温度不超过150℃时，最低蒸发温度可达-30℃，由于它需要精馏，精馏塔的结构比较复杂，消耗材料多，这类制冷机适用于合成氨、石油化工等生产的工艺制冷。除单级外，还有多级氨水吸收式制冷机，其最低蒸发温度可达-55℃～-60℃。