ตัวควบคุมอุณหภูมิของตู้เย็นมีหน้าที่หลักสองประการ ได้แก่ การควบคุมอุณหภูมิ และการปรับเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้า เพื่อให้ตู้เย็นทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพภายใต้สภาพแวดล้อมที่หลากหลายทั่วโลก ซึ่งต้องเผชิญทั้งความแตกต่างของสภาพภูมิอากาศและความไม่เสถียรของระบบไฟฟ้าในแต่ละพื้นที่ การควบคุมอุณหภูมิเป็นหน้าที่หลักที่สำคัญ ซึ่งจะรักษาอุณหภูมิในช่องตู้เย็นให้อยู่ระหว่าง 2–8 องศาเซลเซียส และช่องช่องแช่แข็งให้อยู่ที่ -18 ถึง -25 องศาเซลเซียส โดยการควบคุมการทำงานของคอมเพรสเซอร์ และในบางกรณีรวมถึงพัดลมระเหยด้วย เครื่องควบคุมแบบกลไกใช้เซ็นเซอร์โลหะสองชั้นที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และสั่งให้คอมเพรสเซอร์ทำงานเปิด-ปิด ในขณะที่ตัวควบคุมแบบอิเล็กทรอนิกส์ (ซึ่งปัจจุบันใช้กันอย่างแพร่หลายในตู้เย็นรุ่นใหม่) ใช้เทอร์มิสเตอร์และอัลกอริธึมอัจฉริยะเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเย็น เช่น การปรับความเร็วพัดลมในพื้นที่ที่มีอากาศร้อน (เช่น ตะวันออกกลาง เอเชียตะวันออกเฉียงใต้) เพื่อเพิ่มการระบายความร้อน หรือลดระยะเวลาการทำงานของคอมเพรสเซอร์ในพื้นที่ที่มีอากาศเย็น (เช่น ยุโรปเหนือ แคนาดา) เพื่อป้องกันการเย็นจัดเกินไป การปรับเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญในพื้นที่ที่มีไฟฟ้าไม่เสถียร (เช่น อินเดีย ไนจีเรีย) โดยตัวควบคุมจะช่วยปกป้องคอมเพรสเซอร์จากความเสียหายที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าไม่คงที่ (100–280 โวลต์) ตัวควบคุมเหล่านี้ใช้หม้อแปลงหรือเทคโนโลยีแบบสวิตช์เพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าที่คงที่ (110 โวลต์ หรือ 220 โวลต์ ขึ้นอยู่กับแต่ละภูมิภาค) พร้อมระบบป้องกันแรงดันกระชากที่เกิดขึ้นกะทันหัน (ซึ่งพบบ่อยในช่วงพายุฝน) ตู้เย็นระดับพรีเมียมหลายรุ่น (เช่น Samsung Family Hub, LG InstaView) มีตัวควบคุมทั้งสองแบบพร้อมคุณสมบัติอัจฉริยะ เช่น การเชื่อมต่อ WiFi ที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถตรวจสอบอุณหภูมิจากระยะไกล (เหมาะกับครัวเรือนที่มีผู้ใช้ยุ่งตลอดเวลาทั่วโลก) และรับการแจ้งเตือนเมื่อมีปัญหาเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้า สเปคของตัวควบคุมแตกต่างกันไปตามแต่ละภูมิภาค ตัวควบคุมในอเมริกาเหนือรองรับแรงดัน 110–120 โวลต์ ความถี่ 60 เฮิรตซ์ ในขณะที่รุ่นสำหรับยุโรปและเอเชียรองรับแรงดัน 220–240 โวลต์ ความถี่ 50 เฮิรตซ์ ข้อบกพร่องในตัวควบคุมอุณหภูมิอาจทำให้อาหารเน่าเสียหรือผักผลไม้แช่แข็งเกินไป ในขณะที่ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่เสียหายอาจทำให้คอมเพรสเซอร์ไหม้ อะไหล่ทดแทนมีเฉพาะรุ่นแต่สามารถหาได้ทั่วโลก โดยมีทั้งแบบ OEM สำหรับแบรนด์ใหญ่ และแบบตลาดรอง (aftermarket) สำหรับตลาดที่ต้องการต้นทุนต่ำ การปฏิบัติตามมาตรฐาน เช่น UL (ความปลอดภัย) ENERGY STAR (ประสิทธิภาพพลังงาน) และ CE (สำหรับยุโรป) ช่วยให้มั่นใจได้ว่าตัวควบคุมตู้เย็นสามารถใช้งานร่วมกับข้อกำหนดทางเทคนิคและวัฒนธรรมในแต่ละภูมิภาคได้