Termostatul este un tip de dispozitiv de reglare automată a temperaturii, care conține de obicei o componentă de detectare a temperaturii, prin extindere sau micșorare pentru a porni și opri fluxul de lichid de răcire, adică ajustează automat cantitatea de apă din radiator în funcție de temperatura lichidului de răcire, modifică intervalul de circulație al lichidului de răcire și ajustează capacitatea de disipare a căldurii sistemului de răcire.
Termostatul principal al motorului este un termostat de tip ceară, controlat de parafina din interior prin principiul expansiunii termice și al contracției la rece pentru a controla circulația lichidului de răcire. Când temperatura de răcire este mai mică decât valoarea specificată, parafina rafinată din corpul senzorului de temperatură al termostatului este solidificată, iar supapa termostatului, sub acțiunea arcului, închide canalul dintre motor și radiator. Lichidul de răcire trece prin pompa de apă pentru a se întoarce la motor, ciclul motorului fiind scurt. Când temperatura lichidului de răcire atinge valoarea specificată, parafina începe să se topească și devine treptat lichidă, iar volumul crește și apasă tubul de cauciuc pentru a-l face să se contracte. În același timp, tubul de cauciuc se contractă și exercită o împingere ascendentă asupra tijei împingătoare. Tija împingătoare exercită o împingere descendentă asupra supapei pentru a o deschide. În acest moment, lichidul de răcire curge prin radiator și supapa termostatului, apoi curge înapoi la motor prin pompa de apă pentru o circulație largă. Cea mai mare parte a termostatului este amplasată în conducta de ieșire a apei a chiulasei, având avantajul unei structuri simple și al unei evacuări ușoare a bulelor din sistemul de răcire. Dezavantajul este că termostatul se deschide și se închide adesea în timpul funcționării, producând fenomenul de oscilație.
Când temperatura de funcționare a motorului este scăzută (sub 70°C), termostatul închide automat calea care duce la radiator și deschide calea care duce la pompa de apă. Apa de răcire care curge din mantaua de apă intră direct în pompa de apă prin furtun și este trimisă la mantaua de apă de către pompa de apă pentru circulație. Deoarece apa de răcire nu se disipează prin radiator, temperatura de funcționare a motorului poate fi crescută rapid. Când temperatura de funcționare a motorului este ridicată (peste 80°C), termostatul închide automat calea care duce la pompa de apă și deschide calea care duce la radiator. Apa de răcire care curge din mantaua de apă este răcită de radiator și apoi trimisă la mantaua de apă de către pompa de apă, ceea ce îmbunătățește intensitatea răcirii și previne supraîncălzirea motorului. Acest ciclu se numește ciclu mare. Când temperatura de funcționare a motorului este între 70°C și 80°C, există simultan cicluri mari și mici, adică o parte din apa de răcire este destinată ciclului mare, iar cealaltă parte din apa de răcire este destinată ciclului mic.
Funcția termostatului auto este de a închide mașina înainte ca temperatura să nu mai atingă temperatura normală. În acest moment, lichidul de răcire al motorului este returnat în motor prin intermediul pompei de apă, iar în motor se realizează o mică circulație pentru a încălzi rapid motorul. Când temperatura depășește valoarea normală, lichidul de răcire poate circula prin întregul circuit al radiatorului din rezervor pentru o circulație largă, astfel încât să se disipeze rapid căldura.