Предназначен е за бързо подгряване на двигателя при студен старт. В определени случаи, при необичайно снижаване на температурата на околната среда може да регулира охладителната система. Основен елемент на термостата е капсулован клапан който използва принципа на топлинно разширение на материалите. Използват се различни вещества чиято характерна особеност е да променят обема си при нагряване (респективно охлаждане). Принципът на действие е следния – самото вещество е затворено в камера, като при загряване то увеличава обема си и избутва клапан, който отваря (или затваря – при охлаждане) воден кръг минаващ през радиатора. С повишаване на температурата на охлаждащата течност, започва отварянето на клапана, като с това се включват нови обеми охлаждаща течност в двигателя и се увеличава охлаждащата повърхност чрез използване на радиатора на двигателя. Съществуват два основни вида конструкции – с едноклапанен или двуклапанен термостат.
Най-разпространената конструкция. Особеност е, че циркулационната помпа има два входа и един изход, като входът за малкия кръг е с по-малко сечение. При отваряне на термостата охлаждащата течност започва да циркулира през големия кръг, тъй като входът на помпата е с по-голямо сечение, следователно има и по-ниско хидравлично съпротивление. През малкия кръг продължава да циркулира минимално количество течност.
Помпата има вход и изход. Термостатът притежава два самостоятелни клапана, като при ниска температура на двигателя е отворен единият клапан, а другият е затворен. При повишаване на температурата се затваря клапанът за малкия кръг и се отваря този за големия. Съществуват конструкции, при които се използва само един елемент за управление на потока.