利用制冷技术将油气的热量置换出来，实现油气组分从气相到液相的直接转换。冷凝法是利用烃类物质在不同温度下的蒸汽压差异，通过降温使油气中一些烃类蒸汽压达到过饱和状态，过饱和蒸汽冷凝成液态，回收油气的方法。一般采用多级连续冷却方法降低油气的温度，使之凝聚为液体回收，根据挥发气的成分、要求的回收率及最后排放到大气中的尾气中有机化合物浓度限值，来确定冷凝装置的最低温度。一般按预冷、机械制冷等步骤来实现。
预冷器是一单级冷却装置，为减少回收装置的运行能耗，现已开发出一种使用冷量回用的技术，使进入回收装置的气体温度从环境温度下降至4℃左右，使气体中大部分水汽凝结为水而除去。气体离开预冷器后进入浅冷级。可将气体温度冷却至－30℃～－50℃，根据需要设定，可回收油气中近一半的烃类物质。离开浅冷的油气进入深冷级，可冷却至－73℃到－110℃，根据不同的要求设定温度和进行压缩机的配置。
优点：工艺原理简单，经济效益最可观；可直观的看到液态的回收油品；安全性高；自动化水平高 。
缺点：前期投资大。制冷能耗高，需要至少两个冷凝器切换工作，要提前开机制冷。
一般加油站的油气排放装置都采用“冷凝+吸附”比较成熟的方法。先将油气冷凝到-40度左右，使大部分油气液化，剩余油气经过吸附罐进行吸附，由于吸附可以达到很高的回收率，排放浓度低，*达到国家标准。
