針對數據中心熱源進行冷卻是最有效的冷卻手段。當前可供選擇的技術包括浸入式冷卻和直接液冷系統，目標是使用最小的能耗實現安全散熱。
冷卻系統的散熱風機用于驅動冷空氣在架空地板下和風道中流動，將冷卻單元貼近計算機設備安裝可以有效減少散熱風機所需的能耗。選擇哪種熱源冷卻方法取決于房屋設計、通道可達性、成本和其他因素。
循環液體——水或制冷劑——通過管道將量從冷卻裝置帶出數據中心。雖然在數據中心漏水是讓人擔心的大問題，但是只要妥善的安裝、配合泄漏檢測和排水系統就可以降低貴重設備進水毀壞的風險。如果你還是不愿意讓水從你的數據中心流過，也可以使用泄漏后立即會變成無害氣體的制冷劑來替代。但輸送制冷劑的管道比水管更難安裝、更昂貴，因此需要綜合考慮和選擇。
很多熱源冷卻裝置只帶走顯熱，也就是讓人能感覺到熱的溫度。電子設備產生的顯熱并不包含濕氣，因此多數熱源冷卻裝置都不帶濕度控制功能。
由于多數熱源冷卻裝置不能有效應付熱負荷不高的場景，以低熱量密度機架和機柜為主的數據中心仍然需要使用常規的空氣調節器，如計算機房周界空調設施。在其他設計中，單獨的加濕控制可能是熱源冷卻單元的必要補充。
熱源冷卻選項
浸入式冷卻
浸入式冷卻是最新的服務器機房熱源冷卻方案，2011年才出現在市場上。
對磁盤驅動器進行小改造后，計算設備被完全浸入絕緣油槽，電路單元產生的熱量就會被直接傳導出去。發生故障時，由于油槽具備極大的熱容量，只需要一個小型的循環泵和后備電源就能讓設備繼續維持冷卻。
雖然浸入式冷卻十分有效，但它需要對硬件進行改造，而且會使被冷卻的設備臟亂不堪。
行內空調
這類冷卻設備外觀和機柜一樣，混雜安裝在數據中心的機柜行中或者端頭。它們會回收熱風區的熱空氣、重新冷卻后排出到冷風區。有些設備只管送出空氣到冷風區，有些則引導冷空氣進入最需要的機柜。
行內冷卻系統
在機柜行內進行冷卻非常有效率，特別是作為整體式冷卻環境的一部分。前面的相鄰機柜上的溫度傳感器負責控制風扇速度和制冷量，因為入口溫度是最重要的。
行內冷卻器 （IRC） 可采用冷凍水、 冷凝水和制冷劑進行吸熱，根據需要配備或不配備濕度控制。冷凍水和冷卻液循環泵只消耗很少的能源，所以它們可以由一個不間斷電源（UPS）維持供電，在停電以后仍然能維持高密度的冷卻能力。只需要在管道中保存足夠的冷凍水，讓UPS驅動小水泵運轉使水循環就可以了。
如果冷卻環境需要調整，行內冷卻設備可以在整個數據中心內變換安裝位置。
機柜頂冷卻系統
機柜頂冷卻系統直接在需要降溫的機柜前面排出冷空氣，然后從機柜頂部吸走熱空氣。有些制冷單元安裝在機柜頂上，有些安裝在吊頂對應冷廊的位置。觀察使用機柜上方冷卻單元，根據獨立的冷廊設計決定其安裝位置。
架空冷卻裝置的冷卻目標是從8千瓦到25千瓦的高密度機柜，同時也具備很高的能源效率。它們只帶走顯熱，可以作為傳統冷卻方式的補充。架空冷卻系統由本地溫度傳感器控制，使用制冷劑進行制冷。
如果和行內冷卻器IRC配合應用，由于IRC耗電功率小可以由UPS維持供電，在停電故障時據仍然能夠延續冷卻能力。機架頂和行中央冷卻單元都很容易搬遷物理位置。
自冷式機柜
自冷式機柜是閉環系統的縮影，空氣在柜體內部循環，空氣的冷卻則是用水或者制冷劑實現。雖然自冷式機柜具備很高的能源效率，但是同時也很笨重和昂貴。當房間里面沒有其它冷卻條件、或者對于低密度服務器機房內局部高密度硬件造成的必須冷卻的熱島，自冷式機柜就會派上用場。
后門冷卻器
后門冷卻器這類散熱器取代機柜后部的門，使用循環冷卻水對機柜排出的熱空氣進行預先冷卻。后門冷卻器只消除顯熱，并且需要配合濕度控制措施。
后門冷卻器最初用于對高性能計算機設備排出的高溫空氣進行預冷，和傳統的空調配合運作。新型的后門冷卻器如果在足夠多的機柜上安裝，還能滿足機房內全部硬件的散熱需求。足夠多，通常就意味著每個機柜都上都要安裝它。
使用后門冷卻方式，可以使數據中心內各處的空氣溫度保持相同，所以機柜可以任意排列，不再需要考慮冷熱風廊的問題。
獨立測試顯示，完全被動的后門冷卻器 （無風扇） 是當前可選的最高效節能冷卻單元。
數據中心冷卻的未來選項
今天的熱源冷卻設備依靠機械系統將熱量傳遞給外部空氣。理想情況下，直接使用冷空氣 （低于27攝氏度） 就能對設備或循環水進行冷卻——這種方式稱為免費冷卻。在多數氣候條件下，季節性的冷空氣可以使數據中心從機械冷卻切換到免費冷卻。但是，從機械到非機械冷卻的過渡環節通常是免費冷卻設計的最大挑戰。
由于計算設備變得更耐熱，在任何氣候條件下常年使用免費冷卻的數據中心設計也可能成為事實。
直到1990年左右，直接液體冷還主要應用于大型機，隨著有效工作溫度的上升，直接液冷現在已經成為越來越更常見的服務器機柜冷卻方法。液體冷卻用于一些高性能硬件，在不適合使用空氣冷卻方法的場合，液體冷卻將越來越普及。
