Thermische Solaranlagen können für die Erwärmung von Trinkwasser (Dusch- und Badewasser) sowie zur Wärmegewinnung für Raumheizung und Prozesswärme eingesetzt werden. In auf dem Dach angebrachten Kollektoren wird eine Flüssigkeit, seltener auch ein Gas, geleitet. Durch die Sonnenenergie werden bestimmte Bauteile, so genannte Absorber, im Kollektor erhitzt. Die Flüssigkeit nimmt die Wärme, die diese Absorber abgeben, auf.

Die Flüssigkeit zirkuliert in einem Kreislauf und wird von einer Pumpe in Bewegung gehalten. So wird die erwärmte Flüssigkeit zu einem Speicher (zum Beispiel einem Warmwasserspeicher) oder direkt zu einem Verbraucher befördert. Ein Warmwasserspeicher kann durch die Vorratshaltung des bereits erwärmten Wassers Tage mit wenig Sonnenstrahlung gut ausgleichen. Um eine optimale Versorgung zu garantieren, sollte der Speicher ausreichend groß sein. Als Berechnungsgrundlage dient der doppelte Tagesbedarf pro Person, das entspricht etwa 80 - 100 Litern pro Bewohner.

Damit möglichst viel Wärme gespeichert werden kann, prüft eine Regelung ständig die Temperaturen sowohl des Wassers im Speicher, als auch die Temperatur der Flüssigkeit, die den Kollektor verlässt. Ist die Flüssigkeit heißer als das gespeicherte Wasser, wird eine Umwälzpumpe in Kraft gesetzt.