冷却结晶器是一种依靠降低物料温度，从而使物料产生过饱和度，最终促使物料进行结晶的设备。目前，带搅拌或外循环釜式的结晶器应用较广，其冷却可采取以夹套换热或通过外换热器的方式实现;直接冷却结品依靠溶液与冷却介质直接混合制冷，冷却介质常用乙烯、氟里昂等碳氢化合物惰性液体。直接冷却结晶器有釜状、回转式、湿壁塔式等多种。这种设备适于处理溶解度随温度下降而显著减低的物系。

冷却结晶器间接换热釜式冷却结晶器是目前应用最广泛的一类冷却结晶器。冷却结晶器根据其冷却形式又分为内循环冷却式和外循环冷却式结晶器。

空气冷却式结晶器是一种最简单的敞开型结晶器，靠顶部较大的敞开液面以及器壁与空气间的换热，以降低自身温度从而达到冷却析出结晶的目的，并不加晶种，也不搅拌，不用任何方法控制冷却速率及晶核的形成和晶体的生长。冷却结晶过程所需冷量由夹套或外部换热器提供。

不移除溶剂的结晶称冷却结晶法，它基本上不去除溶剂，溶液的过饱和度是借助冷却获得，故适用于溶解度随温度降低而显著下降的物系。溶液结晶是指晶体从溶液中析出的过程。对于工业结晶按照结晶过程中过饱和度形成的方式，可将溶液结晶分为两大类：移除部分溶剂的结晶和不移除溶剂的结晶。