התרמוסטט ממיר את האות החשמלי המוזן על ידי בדיקת הטמפרטורה או הצמד התרמי לערך טמפרטורה, ולאחר מכן שולט בהפעלה/כיבוי של המחמם בהתאם לערך הטמפרטורה שנקבע כדי להשיג את טווח הטמפרטורה המבוקרת:
1. כאשר בדיקת הטמפרטורה או הצמד התרמי נתונים לשינויי טמפרטורה, ייווצר זרם חלש.
2. כאשר התרמוסטט מקבל אות חשמלי מחודד הטמפרטורה או הצמד התרמי, הוא ימיר את אות הזרם לערך טמפרטורה בהתאם לגודל הזרם.
3. כדי לשלוט בטווח הטמפרטורות, אנשים יגדירו טווח טמפרטורות על התרמוסטט. התרמוסטט ימיר את האות החשמלי שנשלח על ידי בדיקת הטמפרטורה לטמפרטורה שמגיעה לגבול העליון שנקבע על ידי התרמוסטט או הצמד התרמי. כאשר ערך הגבול מוגדר, התרמוסטט מנתק את אספקת החשמל של מעגל הבקרה השולט על המחמם, מה שגורם לחימום להפסיק את החימום. כאשר ערך הטמפרטורה יורד לגבול התחתון שנקבע על ידי התרמוסטט, התרמוסטט יפעיל את כוח מעגל הבקרה עבור המחמם, והמחמם יפעל לחימום. כל עוד התרמוסטט נשאר מופעל, תהליך זה יחזור על עצמו שוב ושוב.
