Uma válvula de expansão é um elemento que constitui em sistemas de refrigeração e ar condicionado e que controla a quantidade de líquido refrigerante liberado para o evaporador.
Os quatro elementos básicos de uma bomba de calor são o evaporador, o compressor, o condensador e a válvula de expansão. Com apenas um de cada, já é possível realizar o processo que resulta na redução de temperatura.
O controle do fluxo do gás é realizado através da utilização do bulbo equipado com um sensor de temperatura onde é preenchido com um gás similar ao do sistema, que faz com que a válvula abra contra a mola de pressão no corpo da válvula conforme a temperatura aumenta. Caso a temperatura da linha de sucção diminua, a pressão no bulbo reduz desta maneira a válvula se fecha. Um sistema de ar condicionado com a válvula com uma válvula de expansão é muitas vezes mais eficiente do que em projetos que não à utilizam.
O refrigerante vem do condensador no estado líquido sob alta pressão, e então atinge a válvula de expansão, pela qual irá atravessar assim que superar a força de retorno da mola. Entretanto, ao atravessar, o fluido se depara com um ambiente em baixa pressão, e então se vaporiza absorvendo calor. Esse calor será então trocado no evaporador.