در مجموع، عملکرد ترموستات این است که موتور را از خنک شدن بیش از حد جلوگیری می کند. به عنوان مثال، پس از اینکه موتور به طور معمول کار می کند، اگر هنگام رانندگی در زمستان ترموستات وجود نداشته باشد، ممکن است دمای موتور بسیار پایین باشد. در این زمان، موتور باید به طور موقت گردش آب را متوقف کند تا اطمینان حاصل شود که دمای موتور خیلی پایین نخواهد بود.
ترموستات اصلی مورد استفاده ترموستات مومی است. هنگامی که دمای خنک کننده کمتر از مقدار مشخص شده باشد، موم پارافین تصفیه شده در بدنه حسگر دمای ترموستات جامد است و شیر ترموستات شکاف بین موتور و رادیاتور را تحت تأثیر فنر می بندد. مایع خنک کننده از طریق پمپ آب به موتور باز می گردد تا چرخه کوچکی را در موتور انجام دهد. هنگامی که دمای مایع خنک کننده به مقدار مشخص شده رسید، موم پارافین شروع به ذوب شدن می کند و به تدریج به مایع تبدیل می شود و حجم آن به همان نسبت افزایش می یابد و لوله لاستیکی را فشرده می کند تا منقبض شود. هنگامی که لوله لاستیکی منقبض می شود، یک رانش به سمت بالا به میله فشار اعمال می شود و میله فشار دارای یک رانش معکوس رو به پایین به سمت شیر برای باز کردن دریچه است. در این زمان، مایع خنک کننده از رادیاتور و دریچه ترموستات عبور می کند و سپس برای یک چرخه بزرگ از طریق پمپ آب به موتور باز می گردد. بیشتر ترموستات ها در خط لوله خروجی آب سرسیلندر چیده شده اند. مزیت این کار این است که ساختار ساده است و از بین بردن حباب های هوا در سیستم خنک کننده آسان است. نقطه ضعف آن این است که ترموستات اغلب در حین کار باز و بسته می شود و در نتیجه نوسان ایجاد می شود.
