Die Wasserkühlung bietet verschiedene Vorteile.
Wasser gewährleistet einen gleichmäßigen Wärmetransport und kann eine große Wärmemenge abführen.
Für die Kühlung wird kaum Leistung (zum Beispiel vom Hilfslüfter) benötigt. Das klappt natürlich nur, wenn eine ausreichende Menge an Kühlmittel im System ist.
Die Nutzung der Wärme zu Heizzwecken ist denkbar einfach durch einen Heizungswärmeübertrager möglich.
Zudem ist die Motorblockgestaltung und damit die notwendigen Gussformen leicht herzustellen. Die Wasserkühlung hält den Temperaturunterschied einzelner Motorteile und damit den möglichen Verzug gering.
Dies wiederum erlaubt es, die Leistungsdichte von Verbrennungsmotoren zu erhöhen.
Der Wassermantel wirkt zudem geräuschdämmend.
Insbesondere hochverdichtende Ottomotoren sind im Bereich der Zylinderköpfe auf Wasserkühlung angewiesen, da es sonst vermehrt durch die Kompressionswärme zu unerwünschter Selbstentzündung und damit zu einer Klopfneigung käme. Durch die hohe Wärmetransportfähigkeit von Wasser können die Motoren kompakter gebaut werden. Um die Siedetemperatur des Kühlmittels zu erhöhen, wird das Kühlsystem meist mit Überdruck betrieben.
Die Wasserkühlung wird zudem auch bei vielen Turboladern und anderen Bauteilen im Turbokreislauf ergänzend als Kühlung eingesetzt. Deswegen ist ein Upgrade der Wasserkühlung gerade bei leistungsgesteigerten Fahrzeugen (vor allem im Bereich Ladeluft) sehr wichtig.