下水管與發動機介面的管道內，把管子拔掉就能看見節溫器。節溫器感溫體內的精緻石蠟呈固態，節溫器閥在彈簧的作用下關閉發動機與散熱器之間的通道，冷卻液經水泵返回發動機，進行發動機內小迴圈。當冷卻液溫度達到規定值後，石蠟開始融化逐漸變為液體，體積隨之增大並壓迫橡膠管使其收縮。在橡膠管收縮的同時對推杆作用以向上的推力，推杆對閥門有向下的反推力使閥門開啟。這時冷卻液經由散熱器和節溫器閥，再經水泵流回發動機，進行大迴圈。節溫器大多數佈置氣缸蓋出水管路中，這樣的優點是結構簡單，容易排除冷卻系統中的氣泡；缺點是節溫器在工作時經常開閉，產生振盪現象。
有些駕駛員和修理工認為，節溫器裝或不裝其作用不大，這一說法是錯誤的，天氣較為寒冷時，不裝節溫器會使暖機時間增長的同時，而發動機溫度過低，使可燃混合氣體點燃困難或燃燒推遲，另外，發動機溫度較低，由於機油粘度較大，各部位得不到很好的潤滑，會加劇發動機零部件的磨損，並直接導致功率下降和燃油消耗的增加。
