Celkově vzato, funkcí termostatu je zabránit přechlazení motoru. Například po normálním chodu motoru, pokud při jízdě v zimě není termostat, může být teplota motoru příliš nízká. V tomto okamžiku musí motor dočasně zastavit cirkulaci vody, aby se zajistilo, že teplota motoru nebude příliš nízká.
Hlavním použitým termostatem je voskový termostat. Když je teplota chlazení nižší než specifikovaná hodnota, rafinovaný parafín v tělese snímače teploty termostatu je pevný a ventil termostatu působením pružiny uzavírá mezeru mezi motorem a chladičem. Chladicí kapalina se vrací do motoru přes vodní čerpadlo, aby provedla malý cyklus v motoru. Když teplota chladicí kapaliny dosáhne specifikované hodnoty, parafínový vosk se začne tavit a postupně se stává tekutým a odpovídajícím způsobem se zvětšuje objem a stlačuje pryžovou hadičku, aby se stáhla. Když se pryžová hadička smrští, působí na tlačnou tyč tah směrem nahoru a tlačná tyč má zpětný tah směrem dolů k ventilu, aby se ventil otevřel. V tomto okamžiku chladicí kapalina prochází chladičem a ventilem termostatu a poté proudí zpět do motoru vodním čerpadlem ve velkém cyklu. Většina termostatů je umístěna ve výstupním vodním potrubí hlavy válců. Výhodou je jednoduchá konstrukce a snadné odstranění vzduchových bublin v chladicím systému; nevýhodou je, že se termostat během práce často otevírá a zavírá, což má za následek oscilaci.
