由于工作物质只能与两个热源交换热量，所以逆卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。假设低温热源（即被冷却物体）的温度为，高温热源（即环境介质）的温度为，则工质的温度在吸热过程中为，在放热过程中为，就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之间没有温差，即传热是在等温下进行的，压缩和膨胀过程是在没有任何损失情况下进行的。其循环过程为：首先工质在下从冷源（即被冷却物体）吸取热量，并进行等温吸热，然后通过绝热压缩，使其温度由升高至环境介质的温度，再在下进行等温放热，并向环境介质（即高温热源）放出热量，最后再进行绝热膨胀，使其温度由降至即使工质回到初始状态，从而完成一个循环。

逆卡诺循环制冷系数为：。由该式可见，逆卡诺循环的制冷系数与工质的性质无关，只取决于冷源（即被冷却物体）的温度和热源（即环境介质）的温度；降低，提高，均可提高制冷系数。此外，由热力学第二定律还可以证明：在给定的冷源和热源温度范围内工作的逆循环，以逆卡诺循环的制冷系数为最高。任何实际制冷循环的制冷系数都小于逆卡诺循环的制冷系数。