製冷片的效率通常用製冷係數（COP，Coefficient of Performance）來衡量，表示為輸入功率與製冷量之間的比率。
COP值越大，表明製冷效率越高。電子製冷片的COP一般在1.0以上，最高可達3.0左右，遠超傳統製冷技術，如空調中常用的壓縮機製冷，其COP值大約為0.6。在理想情況下，半導體製冷片的效率可以達到100%，意味著100%的電能轉化為冷量，但實際上，由於多種因素的影響，其效率通常低於100%。例如，半導體製冷片的製冷效率在供熱模式下可能超過100%，而在製冷模式下可能降至60%到70%，甚至更低，僅為10%到20%。這主要取決於冷熱端的溫差。