这里讨论的空调系统仅涉及空气处理系统而不包括冷热源，是传统的分类方法。
1）按空气处理设备的设置情况分类
a）集中式系统
所有空气处理设备（通常为组合式空调机组）集中于空调机房内，经过处理的空气通过送风管分送到各空调区域。大多数空调系统采用回风，则回风通过回风管返回空调机房。集中式系统的本质是空气集中处理，在空调空间内不再有二次空气处理设备。集中式系统也就是全空气系统，通常应用于空气处理要求比较高的科研、生产场合以及民用建筑内的高大空间（如体育馆、影剧院、会议厅、宴会厅、商场等）。集中式系统因为采用了由不同功能段组合而成的空调机组，所以可以根据需要实现对空气最完善的处理，在空调区域没有冷冻水及冷凝水管道，避免了可能发生的漏水、滴水问题，室内没有湿表面，不易滋生细菌，卫生条件比较好；但它需要专用空调机房，需要较高的建筑层高以布置送回风管，当处理风量比较大时，对建筑、结构及其他设备专业的要求比较高；由于采用回风，所以不同空调区域的空气会通过回风相混合，存在交叉污染的可能；当一个系统服务于多个要求不同的空调区域时，在分区域调节控制方面比较复杂，甚至会难以达到控制要求。
集中式系统与所谓的“中央空调系统”在学术上是不同的概念。前者有明确的定义，国标GB50155-92《采暖通风与空气调节术语标准》将集中式空气调节系统（central air conditioning system）定义为“集中进行空气处理、输送和分配的空气调节系统”，在经典的空调教科书中有同样明确定义，如《空气调节》教材中的定义是“所有空气处理设备（包括风机、冷却器、加湿器、过滤器等）都设在一个集中的空调机房内”。后者是源自于市场商业宣传的名词，尽管现在也得到广泛使用，但尚无科学确切的定义。它笼统地描述那些使用集中的冷热源和集中控制的系统形式，虽然集中式系统也可归入所谓的“中央空调系统”，但它还包括许多下文将要介绍的非集中式系统，例如在办公楼和宾馆广泛采用的风机盘管系统及近年来兴起的多联机系统都被称为“中央空调系统”，然而它们都不是目前所定义的集中式空调系统。
b）分散式系统
空气处理设备（通常为风机盘管、室内机等）分散设置在各空调区域内独立地对该区域的空气进行处理，处理过程所需的冷热工质可以是集中供给的（如风机盘管系统的冷热水系统、多联机系统的冷剂系统等），也可以是独立机组自带的（如家用空调器等）。分散式系统有布置灵活、调节方便、节省空间等优点，但也存在空气处理标准与能力较低、湿度控制不佳、设备噪声、凝结水排放及与建筑装修配合等问题。
c）半集中式系统
结合了上述两种系统形式，既有集中也有分散的空气处理设备。典型的代表是风机盘管+新风系统。部分空气处理设备（如新风空调机组）集中设置，如集中式系统一样将集中处理的空气分送各空调区域；部分空气处理设备（如风机盘管机组）分散设置，独立处理各自区域的空气，所以兼有上述两种系统的优缺点。带有集中新风处理系统的多联机系统也属此列。
2）按负担室内负荷的工作介质分类
所谓负担室内负荷的工作介质是指进入空调室内携带室内热湿与污染负荷后离开室内的介质。
a）全空气系统
室内负荷全部由送入室内的经过处理的空气负担，属于集中式系统。夏季送入温湿度较低的空气，吸收了室内的余热和余湿后排出房间，冬季则相反。由于空气的比热较小，需要较大的空气流量才能满足消除负荷的要求，所以通常要求用断面积较大的风管，占用较多的建筑空间。
由于送入的空气可以经过集中净化处理，送风中的有害物含量较低，所以还可以有效消除室内的污染负荷，实现较高的室内洁净度，这是其他形式的系统难以实现的。
根据送风量是否可变，全空气系统又分为定风量系统和变风量系统。定风量系统控制比较简单，通过调节送风的温度或间断性送风来适应空调负荷的变化。变风量系统可以采用调节送风量（或结合调节送风温度）的方法适应负荷变化，后者的调节效果优于前者，但系统及控制要复杂得多。变风量系统从理论上讲要比定风量系统节能，但若设计、安装与调试存在问题，也可能达不到预期的节能效果。
b）全水系统
室内负荷全部由送入室内的经过处理的水负担，属于分散式系统。夏季送入温度较低的水，在室内空气处理设备中吸收了室内空气的余热和余湿后排出房间。由于水的比热远大于空气，所以对于处理同样的室内负荷，所需的水量远小于空气量，水管的尺寸远小于风管，可以少占空间与层高。但全水系统无法解决室内的污染负荷，也不能对室内空气加湿，所以除了住宅等一些可以通过其他手段通风换气的和湿度控制要求不高的场合，一般不单独采用。由于水管进入空调区域，还可能产生水渗漏等问题。
c）空气—水系统
室内负荷由送入室内的经过处理的空气和水共同负担，属于半集中式系统。这种系统形式兼有上述两种系统的优点，既可减少对空间的占用、调节方便灵活，又能满足室内的卫生要求，所以应用十分广泛。典型的有风机盘管+新风系统，还有诱导器系统（现在应用较少）及近年来应用渐多的辐射供热供冷+新风系统。
d）制冷剂系统
室内负荷全部由送入室内的制冷剂负担，属于分散式系统。设于室内的空气处理装置在夏季实质上是制冷系统的蒸发器，对于热泵式机组冬季转换为冷凝器。窗式空调器、分体式空调器（一拖一、一拖多）、柜式空调器以及近年来发展迅速的多联机均属此类系统。如果另外配置了集中的新风处理系统，则成为空气—制冷剂系统，应归入半集中式系统。
3）按送风空气的来源分类
a）封闭式系统
所有送风都来自于室内回风，空气处理设备不处理室外新风。由于是对室内空气循环使用，所以系统耗冷、热量少，比较节能，但室内污染无法排除，空气质量难以保证，如果要长期使用，必须考虑空气的净化与再生问题。在大多数住宅和少数办公、商业等建筑中应用的前提是具备开门窗通风换气的条件。这种系统主要应用于特殊场合，例如潜艇、战备工程、人防工程的战时隔绝式通风等。
b）直流式系统
所有送风都来自于室外新风，空气处理设备不处理室内回风。由于采用全新风，室内空气质量可以得到较好的保证，避免了采用回风可能造成的交叉污染，但系统耗冷、热量大，能耗高，所以通常只用于室内散发有害物量大、危险性大，不允许采用回风的场合。为了节能，条件允许时可以考虑对排风采用合适的热回收技术。
c）混合式系统
送风部分来自于室内回风、部分采用室外新风，空气处理设备处理来自新风与回风的混合空气。这种系统形式具备了上述两种系统的优点，兼顾节能与健康，是目前应用最广泛的形式。
4）按服务对象分类
a）工艺性空调
为工农业生产、科研、军事、航天等领域的生产科研过程提供满足特定要求的空气环境。根据具体工艺要求，所控制的环境参数及精度、系统形式与技术含量有很大差别。如果上述环境中有操作人员，还必须考虑人员的健康与舒适要求。
b）舒适性空调
为人员工作和生活提供健康舒适的空气环境，有时也称为民用空调，通常应用于公共建筑、办公楼、学校与住宅等。与工艺性空调相比，其系统形式及控制要求相对简单。
有些工程对象中同时包含有上述两类系统，例如工业企业中也有办公楼、食堂、宿舍等。
具体工程应采用什么类型的空调系统要根据具体情况而定，除了满足必要的环境条件外，还要考虑与周遍环境、建筑、结构、能源供应、造价、运行费用、运行管理、使用寿命、环境友好性等许多因素。同类工程的技术方案可能有相似性，但不是唯一的。同一工程中可以包含不同类型的空调系统。
