Insgesamt besteht die Funktion des Thermostats darin, eine Unterkühlung des Motors zu verhindern. Wenn der Motor beispielsweise normal funktioniert und beim Fahren im Winter kein Thermostat vorhanden ist, ist die Temperatur des Motors möglicherweise zu niedrig. Zu diesem Zeitpunkt muss der Motor die Wasserzirkulation vorübergehend stoppen, um sicherzustellen, dass die Motortemperatur nicht zu niedrig wird.
Der Hauptthermostat ist ein Wachsthermostat. Wenn die Kühltemperatur unter dem angegebenen Wert liegt, ist das raffinierte Paraffinwachs im Temperaturmesskörper des Thermostats fest und das Thermostatventil schließt unter der Wirkung einer Feder den Spalt zwischen Motor und Kühler. Das Kühlmittel kehrt über die Wasserpumpe zum Motor zurück, um im Motor einen kleinen Zyklus durchzuführen. Wenn die Temperatur der Kühlflüssigkeit den angegebenen Wert erreicht, beginnt das Paraffinwachs zu schmelzen und wird allmählich flüssig. Das Volumen vergrößert sich entsprechend und komprimiert den Gummischlauch, sodass er schrumpft. Wenn der Gummischlauch schrumpft, wird auf die Stößelstange ein Aufwärtsschub ausgeübt, und die Stößelstange übt einen umgekehrten Abwärtsschub auf das Ventil aus, um das Ventil zu öffnen. Zu diesem Zeitpunkt strömt das Kühlmittel durch den Kühler und das Thermostatventil und fließt dann für einen langen Zyklus durch die Wasserpumpe zurück zum Motor. Die meisten Thermostate sind in der Wasseraustrittsleitung des Zylinderkopfes angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der Aufbau einfach ist und Luftblasen im Kühlsystem leicht beseitigt werden können; Der Nachteil besteht darin, dass der Thermostat während der Arbeit oft geöffnet und geschlossen wird, was zu Schwingungen führt.