柴油发电机的冷却方式通常分为三种：空气，氢气和水。 在一般的同步柴油发电机中，其冷却系统是封闭的，并且循环使用冷却介质。

空气冷却：冷空气用于吹扫柴油发电机组绕组的端部，柴油发电机组的定子和转子进行散热。 冷空气吸收热量并变成热空气。 转子之间的空气汇合后，它们通过铁芯的空气导管排出，并由冷却器冷却。 然后，冷却的空气被送至发电机，由风扇进行再循环，以达到散热的目的。 柴油发电机风冷机通常是中型和小型同步发电机组。

氢气冷却：氢冷却使用氢作为冷却介质。 氢气的散热性能优于空气。 大多数大型涡轮发电机组都使用氢气进行冷却。
水冷却：水冷是对定子和转子进行双水冷的方法。

定子水系统的冷水从外部水系统通过水管流到安装在定子上的进水环，然后通过隔热管流向线圈，吸收热量，然后通过隔热管收集水 水管将出水环安装在框架上。 然后将其排放到发电机外部的水系统中进行冷却。
转子水系统的冷却首先进入安装在励磁机侧轴端的进水支座，然后流入旋转轴的中心孔，沿数个子午线孔流向集水箱，然后流向 线圈穿过绝缘管。 吸收热量后，冷水通过保温管流入出水箱，然后通过出水箱外缘上的排水孔流向出水口支座，并由出水主管引出。
由于水的散热性能远高于空气和氢气的散热性能，因此新建的大型，中型和大型柴油发电机制造商的柴油发电机组通常使用水冷。