Холодильный цикл (ХЦ) — реверсивный кольцевой процесс в термодинамике, при котором тепло передается от одной части холодильного агрегата с меньшей температурой к другой части с более высокой температурой. Холодильные циклы широко используются. Например, ими снабжают холодильные и холодильно-газовые установки.

Наиболее распространенными ХЦ являются:

• Цикл, основанный на испарении жидкости по принципу эффекта Джоуля-Томсона. С помощью него вырабатываются низкие температуры примерно до 0,3 К.
• Карно-цикл — самый выгодный в энергетическом плане, состоящий из двух изотермических и двух адиабатных процессов, которые чередуются один за другим.
• Холодильный цикл из двух адиабат и двух изобар обычно применяется в воздушно-расширительных холодильных установках. При таком цикле воздух поглощается из охлаждаемого помещения компрессором, сжимается в нем и затем, пройдя через охладитель, расширяется в детандере и с температурой -70 градусов Цельсия возвращается обратно в охлаждаемую зону.
• Обратный цикл Стирлинга является регенеративным, в составе которого находятся два изотермических и два изохорных процесса. Его принцип сводится к тому, что температура, полученная извне, от которого подводится теплота в процессе расширения ниже, чем температура рабочей жидкости, отводящей теплоту в процессе сжатия. 

Цикл Карно (самый экономичный и совершенный с позиции термодинамики)