Ein wassergekühlter Motor verwendet flüssiges Kühlmittel und einen Kühler, um die Kühlwirkung des Motors bereitzustellen. Das Kühlmittel besteht zu 50 Prozent aus Frostschutzmittel und Wasser; es wird von einer Wasserpumpe durch den Motor gedrückt und gelangt über den Wassermantel durch den wassergekühlten Motor. Die meisten wassergekühlten Motorkonstruktionen verwenden ein Sand-Feingussverfahren, bei dem ein hohler Motorblock und Zylinderkopf aus Eisen oder Aluminium hergestellt werden. Das Kühlmittel strömt durch den Hohlraum und nimmt die Motorwärme auf, wodurch der Motor mit kontrollierter Temperatur betrieben werden kann.
Nicht alle Motoren teilen das Wasserkühlungsdesign; Einige Motoren sind luftgekühlt. Bei dieser Anwendung werden in der Regel große Kühlrippen in Motorkomponenten eingegossen, um die Wärme aus dem Motor abzuleiten. Der durch die Kühlrippen strömende Wind reduziert die im Motor gespeicherte Wärmemenge. Diese Art der Kühlung ist an heißen, feuchten Tagen nicht so effektiv wie die wassergekühlte Motorausführung.
Selbst an einem heißen Tag kann ein Kühler das Motorkühlmittel kühlen, indem er mit einem Kühlgebläse Luft an den Kühlrohren vorbeibläst. Bei Fahrten mit Autobahngeschwindigkeit ist der Kühlventilator nicht erforderlich, um den wassergekühlten Motor auf einer sicheren Betriebstemperatur zu halten. Obwohl sie als wassergekühlter Motor bezeichnet werden, verwenden die meisten Motoren nicht nur Wasser, um sich selbst zu kühlen. Es werden auch spezielle Mischungen von Chemikalien und Additiven verwendet, die als Frostschutzmittel bekannt sind, typischerweise eine Mischung aus Methylglykolalkohol; Frostschutzmittel widersteht dem Einfrieren bei Minustemperaturen und gleichzeitig dem Überkochen bei extrem hohen Temperaturen.
Die meisten Hersteller empfehlen eine 50-50-Mischung aus Frostschutzmittel und Wasser, um sowohl den Motor als auch das Kühlsystem optimal zu schützen. Spezielle Schmierstoffe im Frostschutzmittel schmieren die Dichtungen und Lager der Wasserpumpe. Frostschutzmittel sollten alle paar Jahre gewechselt werden, um die bestmögliche Leistung und den ultimativen Schutz zu bieten.
Jedes Rennfahrzeug mit wassergekühltem Motor darf nur Wasser im Kühlsystem verwenden. Dies liegt an der rutschigen Natur des Frostschutzmittels und der Schwierigkeit, es im Falle eines Unfalls von der Rennoberfläche zu entfernen. Wasser ist leicht zu trocknen und verdunstet bei Kontakt mit dem Rennbelag in kurzer Zeit. Frostschutzmittel bleibt jedoch sehr glitschig und lässt sich mit üblichen öltrocknenden Substanzen, wie Trockenöl und Sägemehl, nur schwer aufnehmen. Frostschutzmittel von einem wassergekühlten Motor kann auch viele Runden auf der Oberfläche eines Reifens verbleiben und eine gefährliche Situation für den Fahrer sowie die Fahrer um das betroffene Fahrzeug auf der Strecke schaffen.