Le thermostat ajuste automatiquement la quantité d'eau entrant dans le radiateur en fonction de la température du liquide de refroidissement et modifie le circuit de refroidissement afin d'optimiser la dissipation thermique et de garantir le fonctionnement du moteur dans une plage de température optimale. Le thermostat doit être maintenu en bon état de fonctionnement, sous peine de perturber gravement le fonctionnement normal du moteur. Une ouverture trop tardive de la vanne principale du thermostat entraîne une surchauffe du moteur ; une ouverture trop précoce, en revanche, prolonge le temps de préchauffage et provoque une température moteur insuffisante.
En résumé, le rôle du thermostat est d'empêcher le moteur de refroidir excessivement. Par exemple, même après un fonctionnement normal, le moteur peut être trop froid à bas régime en hiver sans thermostat. Dans ce cas, la circulation d'eau doit être temporairement interrompue afin d'éviter une température trop basse.