汽车水箱膨胀罐起到容纳膨胀水的作用，还能起到补水箱的作用，膨胀罐充入氮气，能够获得较大容积来容纳膨胀水量，高、低压膨胀罐可利用本身压力并联向稳压系统补水。
膨胀罐由罐体、气囊、进出水口及补气口四部分组成。罐体一般为碳钢材质，外面是防锈烤漆层，气囊为EPDM环保橡胶，气囊与罐体之间的预充气体出厂时已充好，无需自己加气。
膨胀罐的工作原理是，当外界有压力的水进入膨胀罐气囊内时，密封在罐内的氮气被压缩，根据波义耳气体定律，气体受到压缩后体积变小压力升高，直到膨胀罐内气体压力与水的压力达到一致时停止进水。当水流失压力减低时，膨胀罐内气体压力大于水的压力，此时气体膨胀将气囊内的水挤出补到系统，不让系统压力下降过猛，减少安全阀的泄压次数和自动补水阀的补水次数。