Al met al is de functie van de thermostaat om te voorkomen dat de motor overkoelt. Als de motor bijvoorbeeld normaal werkt en er tijdens het rijden in de winter geen thermostaat is, kan de temperatuur van de motor te laag zijn. Op dit moment moet de motor de watercirculatie tijdelijk stoppen om ervoor te zorgen dat de motortemperatuur niet te laag wordt.
De gebruikte hoofdthermostaat is een wasthermostaat. Wanneer de koeltemperatuur lager is dan de opgegeven waarde, is de geraffineerde paraffinewas in het temperatuursensorlichaam van de thermostaat vast en sluit de thermostaatklep de opening tussen de motor en de radiator onder invloed van een veer. De koelvloeistof keert via de waterpomp terug naar de motor en voert een kleine cyclus in de motor uit. Wanneer de temperatuur van de koelvloeistof de gespecificeerde waarde bereikt, begint de paraffinewas te smelten en wordt geleidelijk vloeibaar, en het volume neemt dienovereenkomstig toe en comprimeert de rubberen buis om deze te laten krimpen. Wanneer de rubberen buis krimpt, wordt er een opwaartse kracht op de duwstang uitgeoefend en heeft de duwstang een neerwaartse tegengestelde kracht naar de klep om de klep te openen. Op dit moment stroomt de koelvloeistof door de radiator en de thermostaatklep en stroomt vervolgens gedurende een grote cyclus via de waterpomp terug naar de motor. De meeste thermostaten zijn in de wateruitlaatleiding van de cilinderkop aangebracht. Het voordeel hiervan is dat de constructie eenvoudig is en dat het eenvoudig is om de luchtbellen in het koelsysteem te elimineren; het nadeel is dat de thermostaat tijdens het werk vaak wordt geopend en gesloten, waardoor oscillatie ontstaat.
