制冷技術的發展層面是在新的制冷理論及實踐方面，如熱聲制冷技術、磁制冷技術、脈管制冷技術的研究和運用，相對于傳統的蒸汽壓縮式制冷系統具有將強優勢。
傳統的蒸汽壓縮式制冷系統由壓縮機、冷凝器、膨脹閥以及蒸發器組成，用管道將它們連接成一個密封系統。制冷劑液體在蒸發器內以低溫與被冷卻對象發生熱交換，吸收被冷卻對象的熱量并氣化，產生的低壓蒸汽被壓縮機吸入，經壓縮后以高壓排出。壓縮機排出的高壓氣態制冷劑進冷凝器，被常溫的冷卻水或空氣冷卻，凝結成高壓液體。高壓液體流經膨脹閥時節流，變成低壓低溫的氣液兩相混合物，進入蒸發器，其中的液態制冷劑在蒸發器中蒸發制冷，產生的低壓蒸汽再次被壓縮機吸入，如此周而復始，不斷循環。它需要制冷劑作為制冷介質。
熱聲制冷技術是21 世紀以來發展的一種新的制冷技術，它的工作原理基于所謂的熱聲效應，與傳統的蒸汽壓縮式制冷系統相比，熱聲制冷機無需使用污染環境的制冷劑，而是使用惰性氣體或其混合物作為工質，因此不會導致使用的CFCS 或H F C S 臭氧層的破壞和溫室效應而危害環境;其基本機構非常簡單和可靠，無需貴重材料，成本上具有很大的優勢;它們無需振蕩的活塞和油密封或潤滑，無運動部件的特點使得其壽命大大延長。熱聲制冷技術幾乎克服了傳統制冷系統的缺點，可成為下一代制冷新技術的發展方向。
磁制冷技術所謂磁性物質在制冷機中的應用，主要是利用隨著磁熵變化伴隨的吸熱或放熱現象。磁熵是溫度T 和磁場B 的函數，因此有兩種方法可使磁熵發生變化。一種是在順磁狀態下對磁性物質施加外磁場;另一種是在磁相變Tc附近改變磁性物質的溫度。前者外加強磁場，有意識地控制磁熵，實現吸熱和放熱，稱為能動(active)用法。磁制冷便是屬于這種方法。后者是改變在T0附近磁性物質的溫度，利用相變時出現的較大的磁熱容，稱之為被動(Positive)用法。這一方法的典型代表就是液氨溫區的磁性蓄冷材料。
脈管制冷技術該方案的基本原理是利用高低壓氣體對脈管空腔的充放氣過程而獲得制冷效果的。蓄冷器的作用是累積上一次循環所得的冷量，并傳遞給下一次循環流入氣體而使脈管冷端溫度逐漸降低下去。其制冷過程如下：
1)高壓氣體通過被控制的切換閥流經蓄冷器、負荷換熱器、導流器而以層狀流動形式進入脈管，漸次推擠管內氣體向封閉端移動，同時使之受到擠壓，壓力升高，溫度上升，在脈管封閉端氣體的溫度達到最高值。
2)布設在封閉端的水冷式換熱器將熱量帶走，使管內氣體因放熱其溫度和壓力稍有降低。
3)切換閥轉動使系統內氣體與氣源低壓側直接連通，脈管內的氣體又以層狀流動漸次向氣源推移擴張，氣體膨脹降壓而獲得低溫。
4)切換閥再次轉換，使系統與氣源高壓側連通，重復上述循環。
由此可見，基本型脈管制冷機除了壓縮氣源和切換閥是室溫運動部件外，在低溫區沒有任何運動部件。因此它結構簡單、運行可靠，這是其引人注目的主要原因。但是其制冷效率低，故在一個較長時期內沒有得到實際的開發和應用。
為了進一步提高脈管制冷機的效率，并且改進性能獲得更低的溫度，出現了各種改進的脈管制冷機。如：帶小孔和氣庫的改進型脈管制冷機、雙向進氣脈管制冷機、壓縮功耗散型脈管制冷機、液氮預冷式同軸脈管制冷機和熱聲驅動式改進型可逆脈管制冷機等等。
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