柴油發電機冷卻形式一般分為空氣、氫氣、和水三種。一般的同步發電機，它的冷卻系統為封閉式，冷卻介質都是循環使用的 。
   1）空氣冷卻——空氣冷卻都是采用風扇送風的方式，用冷空氣對著柴油發電機組繞組端部，發電機組定子和轉子進行吹拂散熱的，冷空氣吸取熱量后變為熱空氣，在定子和轉子之間的氣息初匯合后，在經鐵芯的風道排出，通過冷卻器進行冷卻。被冷卻后的空氣再由風扇送入發電機內部循環使用，以達到散熱的目的。機一般采用空氣冷卻的都為中，小型同步發電機組。、
   2）氫氣冷卻——氫氣冷卻都是采用氫氣作為冷卻介質，氫氣的散熱性能比空氣的散熱性能好，大型汽輪發電機組大多采用氫氣冷卻。
   3）水冷卻——水冷卻是采用定子，轉子雙水內冷的方式。
定子水系統的冷水外部水系統通過水管流至裝在定子幾座上的進水環，在分別經絕緣管流向各個線圈，吸收熱量后再經絕緣水管匯總到裝在機座上的出水環，然后排入發電機外部的水系統進行冷卻。
轉子水系統的冷卻先進入裝在勵磁機側軸端的進水支座，然后流入轉軸中心孔內，在沿著幾個經向孔流到集水箱，然后經絕緣管流向各線圈。冷水吸熱后，經絕緣管流入出水箱，再通過出水箱外緣上的排水孔流到出水支座，由出水總管引出。
由于水的散熱性能遠高于空氣和氫氣，因此，新建的大，中，型發電機廠家的發電機組一般都采用水冷卻方式。