1925年首先在美國出現利用汽車冷卻液通過加熱器的方法取暖。1926年第一臺由電驅動的封閉式制冷器問世。第二年，依萊克春魯克斯（Electrolux）推出一種自動吸收式裝置。1931年，遜爾斯、諾巴克及公司推出一種制冷器。這種制冷器的箱體與制冷部件分開運輸，需要組裝。1938年，萊錫（Nash）推出汽車空調的加熱和通風裝置，車外新鮮空氣經加熱和過濾后，再通過風扇在車內形成循環流動。到1940年，各種樣式的加熱器和車窗玻璃除霜器已是汽車的標準附件。同年，伯卡德（Packard）首次在乘用車上采用制冷機制冷的方法。首批制冷機是用帶輪驅動的商業空調器，適合汽車使用，通常安裝在車尾行李廂內。不到兩年，少數公共汽車上也配置了這種制冷機。

第一臺現代汽車空調系統是1960年由卡德勒克（Cadillac）推出的。該空調系統采用兩路并進方式，冷卻車頂水平部位，而對比較低的水平部位進行供熱。現在仍然采用這種布置。這種布置形式提供了一種控制車內濕度的方法。

1967年，佛羅里達州高速公路所有州屬警車都配置了空調。從那時起，大部分政府部門和跨國法律代辦處的汽車也都安裝了空調。

后來，大部分客車都配置了空調，載貨運輸汽車也開始安裝空調，因為駕駛室有了空調，駕駛員持續駕駛的平均里程數要比沒有空調時多，因此會獲得比較大的利益。

目前，汽車空調不只是配置在乘用車、公共汽車和載貨汽車上，它已推廣應用到農用車輛（如拖拉機、收割機等）和其他非道路機動設備（如鏟土機、推土機、平地機等）上，從而形成了一個新型工業——汽車空調工業。近幾年，不論是汽車空調的生產制造業還是汽車空調的保養維修業均得到了超高速的發展。