機械制冷的冷藏火車有兩種。一種是每一節車廂都備有自己的制冷設備，而且用自備的柴油發電機驅動制冷壓縮機。這種冷藏火車，可以單輛與一般貨物車廂編列運行，制冷壓縮機由內備的柴油發電機驅動：也可以由5~20輛冷藏火車組成機械列，由專用車廂裝備的列車柴油發電機統一發電，向所有的冷藏車廂供電，驅動各輛冷藏火車的制冷壓縮機。另一種冷藏火車的車廂中只裝有制冷機組，沒有柴油發電機。這種冷藏火車不能單輛與一般貨物列車編列運行，只能組成單一機械列運行，由專用車廂中的柴油發電機統一供電，驅動壓縮機。若停運時間較長，可由當地電網供電。

機械冷藏車的優點是：使用制冷機，可以在車內獲得與冷庫相同水平的低溫，可以在更廣泛的范圍內調節溫度；可以有較大的能力使熱貨降溫：并可在車內保持更均勻的溫度，因而能更好地保持易腐貨物的質量。內部備有電源，便于實現制冷、加溫、通風、循環、融霜的自動化。在運行過程中不需要加冰，可以縮短運輸時間，加速貨物送達，加速車輛周轉。

但與冰冷藏車相比，機械冷藏車也存在著造價高、維修復雜、需要配備專業乘務人員和維修運用段，以及成批運行，一次裝卸貨物批量大，因而運用不夠靈活等缺點。

機械制冷的冷藏火車車廂長15~21m，寬2.8~3.1m，高3.1~4.4m，有效裝載容積70~90m3，載質量30~40t。

冷藏車行車時車內溫度基本上可由一臺制冷機組維持，另一臺制冷機組備用。必要時可同時起動兩臺制冷機組。為了在很低的外界溫度下運行時保持規定的車廂溫度，有的冷藏火車配備有電加熱裝置。