自动旋转雾化式冷却塔是通过循环冷却水与冷、干空气的热传导和循环冷却水的蒸发带走气化潜热而达到降低水温的目的。具有一定压力的循环冷却水经进水管进入冷却塔，在雾化器的旋流喷射作用下，被雾化成直径为0.1mm的雾汽向塔顶方向喷射，喷射产生的反推力带动自动旋转装置旋转，致使雾化水充满整个塔体。安装在塔顶的轴流风机旋转，将周围环境的冷、干空气通过进风窗强行吸入冷却塔内与循环冷却水进行传质、传热。雾化器喷射出的雾化水流流速很快，并具有夹带、卷吸作用，使雾化器周围产生一定负压，加大了冷却塔从周围环境的抽风量和进风流速，同时带动底部空气向上流动，致使冷、干空气与水雾混合、接触更充分(气水比可达1.2左右)，雾化水流的颗粒得到了进一步细化，直径可降至0.01mm，气、水充分混合后的雾气流向上喷射至安装在塔顶的收水器上，水被截留并以水帘状重新返回冷却塔内，空气和水中的热量经由收水器排出塔外。
由以上工作过程可见，循环冷却水在冷却塔内有上升、悬浮、下降三个过程。同时冷却也有顺流冷却与逆流冷却两个过程，因此与冷、干空气接触时间更长、更充分，带走的热量更多。同时，由于取消填料，空气阻力现象不存在，降低了带动风机旋转的电机的功率，达到了降低运转费用和提高进出水温差的效果。另外，雾化后水与空气的接触面积远远超过填料式冷却塔水与空气的接触面积。基于这几点，雾化式冷却塔热交换效率更高，电机功率风扇型号选用更小，节能效果更明显。