Termostat je vrsta automatskog uređaja za regulaciju temperature, obično sadrži komponentu za mjerenje temperature koja širenjem ili skupljanjem uključuje i isključuje protok rashladne tekućine, odnosno automatski podešava vodu u radijatoru prema temperaturi rashladne tekućine, mijenja raspon cirkulacije rashladne tekućine i prilagođava kapacitet odvođenja topline rashladnog sustava.
Glavni termostat motora je termostat tipa voska, kojim upravlja parafin iznutra putem principa toplinskog širenja i hladnog skupljanja kako bi se kontrolirala cirkulacija rashladne tekućine. Kada je temperatura hlađenja niža od navedene vrijednosti, pročišćeni parafin u tijelu termostata se stvrdnjava, termostatski ventil pod djelovanjem opruge zatvara kanal između motora i hladnjaka, a rashladna tekućina se kroz vodenu pumpu vraća u motor, čime se motor pokreće u malom ciklusu. Kada temperatura rashladne tekućine dosegne navedenu vrijednost, parafin se počinje topiti i postupno postaje tekućina, a volumen se povećava i pritišće gumenu cijev, skupljajući je. Istovremeno, gumena cijev se skuplja i vrši potisak prema gore na potisku. Potisna šipka vrši potisak prema dolje na ventil, otvarajući ventil. U tom trenutku rashladna tekućina teče kroz hladnjak i termostatski ventil, a zatim se kroz vodenu pumpu vraća u motor radi velike cirkulacije. Većina termostata smještena je u izlaznoj cijevi za vodu glave cilindra, što ima prednost jednostavne strukture i lakog ispuštanja mjehurića u sustavu hlađenja; Nedostatak je što se termostat često otvara i zatvara tijekom rada, što stvara fenomen osciliranja.
Kada je radna temperatura motora niska (ispod 70°C), termostat automatski zatvara put koji vodi do hladnjaka i otvara put koji vodi do vodene pumpe. Rashladna voda koja teče iz vodenog omotača ulazi izravno u vodenu pumpu kroz crijevo i putem vodene pumpe se šalje u vodeni omotač radi cirkulacije. Budući da se rashladna voda ne raspršuje putem hladnjaka, radna temperatura motora može se brzo povećati. Kada je radna temperatura motora visoka (iznad 80°C), termostat automatski zatvara put koji vodi do vodene pumpe i otvara put koji vodi do hladnjaka. Rashladna voda koja teče iz vodenog omotača hladi se hladnjakom, a zatim se putem vodene pumpe šalje u vodeni omotač, što poboljšava intenzitet hlađenja i sprječava pregrijavanje motora. Ovaj ciklički put naziva se veliki ciklus. Kada je radna temperatura motora između 70°C i 80°C, veliki i mali ciklusi postoje istovremeno, odnosno dio rashladne vode je za veliki ciklus, a drugi dio rashladne vode je za mali ciklus.
Funkcija termostata u automobilu je zatvoriti automobil prije nego što temperatura ne dostigne normalnu temperaturu. U tom trenutku, rashladna tekućina iz motora se vraća u motor pomoću vodene pumpe, a mala cirkulacija u motoru se provodi kako bi se motor brže zagrijao. Kada temperatura prijeđe normalu, može se otvoriti, tako da rashladna tekućina prolazi kroz cijeli spremnik hladnjaka za veliku cirkulaciju, kako bi se brzo rasipala toplina.
