Su soğutmalı motor, motorun çalışması esnasında ortaya çıkan aşırı sıcaklıktan dolayı motor yağı ve parçalarının zarar görmemesi için motor bloğunun soğutulmasında soğutucu sıvı (su) sirkülasyonunu kullanan motor tipidir.
Çoğu modern içten yanmalı motor, kapalı devre sıvı soğutucuların motor bloğu içindeki kanallar boyunca dolaşması ile soğutulur. Soğutucu ısıyı absorbe eder, daha sonra bir ısı eşanjörü veya radyatör ile üzerindeki ısıyı havaya iletir ve döngü bu şekilde devam eder.
Bu şekilde, sistemde dolaşan sıvı soğutucu kullanan bu tipler su soğutmalı motor olarak bilinir.
Buna göre, bir su soğutmalı motorda ısı motordan direkt olarak havaya atılmaz, soğutma işleminin etkinliğini arttırmak için sıvı soğutucu kullanılır.
Su soğutmalı motorların, hava soğutmalı motorlara göre çeşitli üstünlükleri vardır. Su soğutmalı motorda motor bloğunu saran su gömlekleri (kanalları) motor sesini izole eder ve hava soğutmalı motora göre daha sessiz çalışır. Ayrıca büyük hacimli motorlarda hava soğutmalı tip kullanmak mümkün olmaz, motoru soğutmak için yerleştirilecek vantilatörün çok büyük olması gerekeceğinden hem kaplayacağı yer, hem de gürültü bakımından uygulaması çok zordur. Bu yüzden günümüz otomobil teknolojisinde artık tamamen su soğutmalı motorlar kullanılmaktadır. Suyun, donma noktasının altındaki hava şartlarında donmaması için antifriz kullanılır.
Hava soğutmalı tip, daha çok küçük motorların daha basit ve ekonomik olması için kullanılabilmektedir.