水冷却系统，顾名思义就是用水作为介质冷却柴油发电机组受热机件，然后再将热量传给空气的一种冷却方式，这种冷却方式的优点是冷却比较均匀，冷却强度容易调节，能使柴油发电机组在最适宜的温度范围内工作，同时即使是在寒冷的冬季或长年寒冷的地区使用，也可以用灌注热水的方法或用辅助电加热预热柴油发电机，便于起动，因此应用十分广泛，根据柴油机的使用条件，水冷却系统可采用开式循环冷却或闭式冷却方式。
1、开式循环冷却系统。开式循环冷却系统即柴油机的进出水口为开式，使用时由用户自行接通水源。根据柴油机机型和机油冷却器的布置不同，组成开式循环冷却系统的形式也稍有区别。其冷却液流向如下图所示。
柴油发电机工作时，要求进水温度不低于60°c，因此，对开式循环冷却系统的用水，应采取适当的措施以调节适宜的进水温度。一般可在水源与柴油发电机之间装一只混水桶(池)等，将柴油发电机的进出水口和从水源来的水汇接于混水桶，靠控制进人混水桶的冷水量，即可控制柴油发电机的进水温度。
2、闭式循环冷却系统。所谓闭式循环冷却系统，就是柴油发电机冷却系统本身自成完整的封闭循环回路、陆用柴油机的闭式循环冷却系统即从柴油机出来的高温冷却液，通过水散热器靠风扇强力鼓风来冷却，冷却后的水再去冷却柴油机:闭式循环冷却系统，按机型和使用机油冷却器的不同而有所不同，如下图所示。