節溫器的作用是隨發動機負荷大小和水溫的高低自動改變冷卻液的流量和循環路線，保證發動機在適宜的溫度下工作，減少燃料消耗和機件的磨損。目前，大多數車采用蠟式節溫器。

蠟式節溫器由上支架、下支架、主閥門、旁通閥、感應體、中心桿、橡膠管和彈簧等組成。蠟式節溫器在橡膠管和感應體之間的空間里裝有石蠟，為提高導熱性，石蠟中常摻有銅粉或鋁粉。

常溫時，石蠟呈固態，閥門壓在閥座上。這時閥門關閉了通往散熱器的水路，來自發動機缸蓋出水口的冷卻液，經水泵又流回氣缸體水套中，進行小循環。

當發動機水溫升高時，石蠟逐漸變成液態，體積隨之增大，迫使橡膠管收縮，從而對反推桿上端頭產生向上的推力。由于反推桿上端固定，故反推桿對橡膠管、感應體產生向下反推力。當冷卻液溫度升高到一定值時，反推力使膠管、節溫器殼體向下運動，主閥門開始開啟，同時副閥門開始關閉。當冷卻液溫度進一步升高到一定值時，主閥門完全開啟，而副閥門液正好關閉小循環水路，此時來自發動機水套的冷卻液全部經過散熱器進行大循環。冷卻液溫度在主閥門開啟溫度與完全開啟溫度之間時，主閥門和副閥門均部分開啟，整個冷卻系統內，部分冷卻液進行大循環，部分進行小循環。