Podsumowując, zadaniem termostatu jest zapobieganie przechłodzeniu silnika. Przykładowo, po normalnej pracy silnika, jeśli podczas jazdy zimą nie ma termostatu, temperatura silnika może być zbyt niska. W tym momencie silnik musi tymczasowo zatrzymać obieg wody, aby temperatura silnika nie była zbyt niska.
Głównym używanym termostatem jest termostat woskowy. Gdy temperatura chłodzenia jest niższa od określonej wartości, rafinowana parafina w korpusie czujnika temperatury termostatu jest stała, a zawór termostatu pod działaniem sprężyny zamyka szczelinę pomiędzy silnikiem a chłodnicą. Płyn chłodzący powraca do silnika przez pompę wodną, aby przeprowadzić mały cykl w silniku. Gdy temperatura cieczy chłodzącej osiągnie określoną wartość, parafina zaczyna się topić i stopniowo przechodzi w ciecz, a jej objętość odpowiednio wzrasta i ściska gumową rurkę, powodując jej obkurczenie. Kiedy gumowa rurka kurczy się, na popychacz wywierany jest nacisk w górę, a popychacz wywiera nacisk w kierunku przeciwnym do zaworu, aby otworzyć zawór. W tym czasie płyn chłodzący przepływa przez chłodnicę i zawór termostatu, a następnie przepływa z powrotem do silnika przez pompę wodną w dużym cyklu. Większość termostatów jest umieszczona na rurociągu wylotowym wody z głowicy cylindrów. Zaletą tego jest prosta konstrukcja i łatwe wyeliminowanie pęcherzyków powietrza w układzie chłodzenia; wadą jest to, że termostat jest często otwierany i zamykany podczas pracy, co powoduje oscylacje.
