膨胀水箱也分为两种，一种是非常简单的，就是把从散热水箱盖处的溢流管直接通入到膨胀水箱中，这种膨胀水箱也称为补偿水桶。当散热水箱中压力升高时，蒸汽阀打开，膨胀出来的冷却液排入到了膨胀水箱中储存起来，不再直接排入大气中，从而减少了冷却液的消耗；当散热水箱中压力降低时，空气阀打开，但是不是吸入空气，而是把膨胀水箱中的冷却液吸入到散热水箱中，这样就避免了空气进入到冷却系统中，也能够保持冷却系统中正常的水量。这种膨胀水箱的盖子一般都是非常简单的，上面没有阀门，一般会有一个小小的通气孔。这种冷却系统其实不是完全密封的，储存在这里面的冷却液一般并不参与冷却系统的循环，只是做为备用。这种结构成本也比较低，一般用于低强化的自然吸气发动机上，并且日韩系车应用的较多。
另一种膨胀水箱就较为复杂了，它有多条管路与发动机和散热水箱相连通，补水、排气、保压、散热都通过它来进行，它事实上是散热水箱的一部分。在散热水箱上并没有水箱盖，而在膨胀水箱上的水箱盖中，也有空气阀和蒸汽阀，通过这两个阀门调节冷却系统内部的压力。不过在一般情况下，这两个阀门是不开启的，系统内的压力和水量可以长时间保持稳定。这种冷却系统基本上是完全密封的，里面的冷却液几年的时间都不用添加。不过这种系统的成本是较高的，一般欧美系车应用的较多，特别是在搭载了涡轮增压发动机的车型上，几乎都使用这种密封式的冷却系统。
我们在日常使用中要经常检查膨胀水箱中的水位，使其处于最低位与最高位之间，如果水位过低就要及时添加。需要注意的是，冷却系统内部的压力高于大气压力，所以在发动机热态下打开水箱盖时，一定要注意安全，应该缓慢旋开，使压力降低，以防热水喷出，造成烫伤。
