Der Ladeluftkühler ist Teil des Turboladersystems und sitzt zwischen Verdichter (Turbo) und Einlassventil (Motor). Die Leistung eines Verbrennungsmotors hängt immer von der verbrannten Kraftstoffmenge ab. Ein durchschnittlicher Benzinmotor benötigt für die Verbrennung eines Kilogramms Kraftstoff exakt 14,7 kg Luft (Dieselmotor = 14,67 kg). Der Turbolader verdichtet die angesaugte Luft, weshalb mehr Kraftstoff eingespritzt und verbrannt werden kann. Das führt zu einer Leistungssteigerung, ohne in den Motor selbst eingreifen zu müssen.
Beim Verdichten wird die Luft auf bis zu 180 Grad erhitzt. Daraus folgt ein sinkender Sauerstoffgehalt, was zu einem geschwächten Wirkungsgrad des Turboladers führt. Außerdem werden auch die Zylinderköpfe und Ventile stärker belastet. Bei Benzinern kann es so außerdem zu Frühzündungen kommen. Mit kalter angesaugter Luft hingegen ist der Turbo-Wirkungsgrad höher und dementsprechend auch die Motorleistung. Deshalb kommt der Ladeluftkühler zum Einsatz: Die Ansaugluft wird auf einen Bereich von 10 bis 20 Grad über der Umgebungstemperatur gekühlt. So wird der Sauerstoffanteil angehoben. Hier kommen zwei unterschiedliche Ladeluftkühler-Systeme zum Einsatz.
Ein luftgekühlter LLK leitet die Ansaugluft durch mehrere Kanäle mit Lamellen. Während hierbei der Vorteil besteht, dass die Luft mit einer größeren Abkühlfläche in Verbindung kommt, reduziert sich gleichzeitig der Druck. Da das Luftvolumen stark verringert wird und deshalb wesentlich mehr Kraftstoff eingespritzt werden kann, ist der Druckverlust akzeptabel. Ein wassergekühlter LLK beansprucht weniger Platz und ist entsprechend vor allem für Fahrzeuge mit wenig Platz in Motornähe geeignet. Durch die kompakte Bauweise gibt es nur einen kurzen Überbrückungsweg zum Motor, was zu einem verbesserten Ansprechverhalten beim Gasgeben führt. So kommt es auch nicht zu einem sogenannten “Turbo-Loch”. Allerdings führt ein wassergekühltes LLK-System zu einem Wirkungsgradabfall von etwa 10 %, da elektrische Energie für das Antreiben der Umwälzpumpe erforderlich ist.