CPU水冷散熱器通過液體在泵的帶動下強制循環帶走散熱器的熱量，相比風冷具有多種優點，包括安靜、降溫穩定和對環境依賴小。水冷系統的熱容量較大，因此具有很好的熱負載能力，相當於風冷系統的5倍。這種特性使得CPU工作溫度曲線非常平緩，即使運行CPU負載較大的程式，水冷系統也能保持CPU溫度的穩定，減少溫度波動，避免CPU溫度短時間內急劇上升，甚至超出CPU警戒溫度。
對於高功率或極度超頻的CPU，水冷散熱器能夠提供比風冷更高的散熱能力，不受機箱內高溫的影響，讓CPU溫度保持在較低水平。然而，對於低功率CPU，水冷散熱器在CPU降溫上的優勢並不明顯，不如優良的風冷散熱器。總的來說，水冷散熱器在處理高功率CPU時表現出色，是超頻用戶的首選。