Vesijäähdytteinen moottori käyttää nestemäistä jäähdytysnestettä ja jäähdytintä moottorin jäähdytystehon aikaansaamiseksi. Jäähdytysneste koostuu 50-prosenttisesta jäätymisenestoaineen ja veden seoksesta; vesipumppu pakottaa sen moottorin läpi ja kulkee vesijäähdytteisen moottorin läpi vesivaipan kautta. Useimmat vesijäähdytteiset moottorimallit käyttävät hiekkainvestointiprosessia, joka tuottaa onton rauta- tai alumiinimoottorilohkon ja sylinterinkannen. Jäähdytysneste virtaa onton tilan läpi ja absorboi moottorin lämpöä, jolloin moottori voi toimia säädellyssä lämpötilassa.
Kaikki moottorit eivät jaa vesijäähdytystä; jotkut moottorit ovat ilmajäähdytteisiä. Tässä sovelluksessa suuret jäähdytysrivat on tyypillisesti valettu moottorin osiin lämmön siirtämiseksi ja poistamiseksi moottorista. Jäähdytysrivien läpi kulkeva tuuli vähentää moottoriin jääneen lämmön määrää. Tämä jäähdytystyyppi ei ole yhtä tehokas kuumina ja kosteina päivinä kuin vesijäähdytteinen moottori.
Jopa kuumana päivänä jäähdytin pystyy jäähdyttämään moottorin jäähdytysnesteen puhaltamalla ilmaa jäähdytysputkien ohi jäähdytyspuhaltimella. Kun liikutaan moottoritiellä, jäähdytystuuletinta ei tarvita vesijäähdytteisen moottorin pitämiseksi turvallisessa käyttölämpötilassa. Useimpia moottoreita kutsutaan vesijäähdytteiseksi moottoriksi, mutta ne eivät käytä vain vettä jäähdyttämiseen. Käytetään myös erityisiä kemikaalien ja lisäaineiden seoksia, joita kutsutaan pakkasnesteiksi, tyypillisesti metyyliglykolialkoholin seosta; pakkasneste kestää jäätymistä pakkasessa ja samalla kiehuu kovissa korkeissa lämpötiloissa.
Useimmat valmistajat suosittelevat 50-50 pakkasnesteen ja veden seosta, joka suojaa parhaiten sekä moottoria että jäähdytysjärjestelmää. Pakkasnesteen erityiset voiteluaineet voitelevat vesipumpun tiivisteet ja laakerit. Pakkasneste on vaihdettava muutaman vuoden välein parhaan mahdollisen suorituskyvyn ja parhaan mahdollisen suojan takaamiseksi.
Kaikkien kilpa-ajoneuvojen, joissa käytetään vesijäähdytteistä moottoria, on käytettävä vain vettä jäähdytysjärjestelmässä. Tämä johtuu pakkasnesteen liukkaasta luonteesta ja vaikeudesta puhdistaa se pois kilpailupinnalta onnettomuuden sattuessa. Vesi kuivuu helposti ja haihtuu lyhyessä ajassa, kun se kosketetaan kilpapintaan. Pakkasneste on kuitenkin erittäin liukas ja sitä on vaikea imeä tavallisilla öljynkuivausaineilla, kuten öljykuivalla ja sahapölyllä. Vesijäähdytteisen moottorin pakkasneste voi myös jäädä renkaan pinnalle monta kierrosta, mikä aiheuttaa vaarallisen tilanteen kuljettajalle sekä kuljettajille, jotka ovat ajoneuvon ympärillä radalla.