El termostato es una valvula que actua en funcion de la temperatura. Se dispone a la salida de la culata, antes del manguito que comunica la misma con la parte superior del radiador. Ayuda a calentar el motor cerrandose, impidiendo asi la circulacion del refrigerante cuando el motor esta aun muy frio.
En la figura puede apreciarse como en su parte inferior posee un cilindro C. Este esta relleno de cierta sustancia de coeficiente de dilatacion muy alto (generalmente cera). En el primer dibujo, el agua esta fria y el muelle M —cuyas espiras se ven en seccion— asegura el plato P de cierre contra su asiento, impidiendo al liquido salir hacia el exterior.
En la figura inferior, el agua ya esta caliente (entre 85 y 90°C), y la cera contenida en el cilindro inferior del termostato se ha dilatado. Al hacerlo, ha empujado al piston interior que lo cierra, y este a su vez lo ha hecho con la varilla central V. Cuando esto sucede, dicha varilla hace tope en el arco de cierre superior y, como este no se desplaza, lo hace el conjunto de plato y piston hacia abajo. En ese momento se esta comprimiendo el muelle de cierre y quedando por tanto abierto el paso de refrigerante hacia el radiador, donde se enfriara.
El termostato regula adecuadamente la temperatura de el motor, aunque varie la presion atmosferica. Es una pieza fundamental cuyo correcto funcionamiento hay que vigilar. Si se manipula, se cometeria un error seguro: en caso de dejarlo abierto o sencillamente quitarlo de su alojamiento, el refrigerante circularia incluso a bajas temperaturas.
Esto impediria alcanzar la temperatura de funcionamiento optima de el motor, originando el sobreenfriamiento; si se dejase cerrado, o si estuviese deteriorado y no abriese, impediria la circulacion del refrigerante.Por lo tanto el radiador no podria disipar el calor sobrante cuando la temperatura de el motor excediese el limite critico.