Összességében a termosztát feladata, hogy megakadályozza a motor túlhűtését. Például a motor normál működése után, ha télen nincs termosztát, a motor hőmérséklete túl alacsony lehet. Ekkor a motornak ideiglenesen le kell állítania a vízkeringést, hogy a motor hőmérséklete ne legyen túl alacsony.
A fő használt termosztát egy viasz típusú termosztát. Ha a hűtési hőmérséklet alacsonyabb, mint a megadott érték, a termosztát hőmérséklet-érzékelő testében lévő finomított paraffin szilárd, és a termosztát szelepe egy rugó hatására lezárja a rést a motor és a hűtő között. A hűtőfolyadék a vízszivattyún keresztül visszatér a motorba, hogy egy kis ciklust hajtson végre a motorban. Amikor a hűtőfolyadék hőmérséklete eléri a megadott értéket, a paraffinviasz olvadni kezd és fokozatosan folyékonnyá válik, a térfogat ennek megfelelően növekszik és összenyomja a gumicsövet, hogy zsugorodik. Amikor a gumicső összezsugorodik, a tolórúd felfelé ható erőt fejt ki, és a tolórúd lefelé fordított tolóerőt fejt ki a szelepre, hogy kinyissa a szelepet. Ekkor a hűtőfolyadék áthalad a hűtőn és a termosztátszelepen, majd a vízszivattyún keresztül egy nagy cikluson keresztül visszaáramlik a motorhoz. A legtöbb termosztát a hengerfej vízkivezető csővezetékében van elhelyezve. Ennek előnye, hogy a szerkezet egyszerű, és könnyen eltávolítható a légbuborékok a hűtőrendszerben; hátránya, hogy a termosztát gyakran nyit és zár munka közben, ami oszcillációt eredményez.
