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 sistema.
Glavni termostat motora je termostat tipa voska, kojim upravlja parafin iznutra putem principa termičkog širenja i hladnog skupljanja kako bi se kontrolisala cirkulacija rashladne tečnosti. Kada je temperatura hlađenja niža od navedene vrijednosti, rafinirani parafin u tijelu termostata se stvrdnjava, ventil termostata pod djelovanjem opruge zatvara kanal između motora i hladnjaka, te se rashladna tečnost vraća u motor kroz vodenu pumpu, čime se postiže mali ciklus motora. Kada temperatura rashladne tečnosti dostigne navedenu vrijednost, parafin počinje da se topi i postepeno prelazi u tečno stanje, a zapremina se povećava i pritiska gumenu cijev, smanjujući je. Istovremeno, gumena cijev se skuplja i vrši pritisak prema gore na potisku. Potisna šipka vrši pritisak prema dolje na ventil, otvarajući ventil. U ovom trenutku, rashladna tečnost teče kroz hladnjak i ventil termostata, a zatim se vraća u motor kroz vodenu pumpu radi velike cirkulacije. Većina termostata je smještena u izlaznoj cijevi za vodu glave cilindra, što ima prednost jednostavne strukture i lakog ispuštanja mjehurića u sistemu hlađenja; Nedostatak je što se termostat često otvara i zatvara tokom rada, što stvara fenomen oscilacije.
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 izlazi iz vodenog omotača ulazi direktno 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 izlazi 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 ciklus se naziva 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 da zatvori automobil prije nego što temperatura ne dostigne normalnu temperaturu. U ovom trenutku, rashladna tečnost iz motora se vraća u motor pomoću vodene pumpe, a mala cirkulacija u motoru se vrši kako bi se motor brže zagrijao. Kada temperatura pređe normalnu temperaturu, termostat se može otvoriti, tako da rashladna tečnost prolazi kroz cijeli rezervoar hladnjaka za veliku cirkulaciju, kako bi se brzo rasipala toplota.
