暖氣片恒溫控制閥由恒溫控制器和閥體組成。工作原理是用戶將恒溫控制器調到所需的設定溫度。當室內溫度超過設定溫度時，恒溫控制器內的溫度袋受熱膨脹，體積增大。推動閥桿將閥門調低，減少暖氣片的流入，使室溫達到設定溫度。當室內溫度低于設定溫度時，溫度袋因寒冷而收縮，體積減小。閥芯中的回位彈簧將閥桿推回，使閥門開得更大，增加暖氣片的進口流量，直到室溫達到設定值。

恒溫控制器根據其溫度袋的位置可分為內置型和遙控型。因為溫度球感知周圍空氣的溫度，而溫度控制閥的調節作用也是由溫度球的體積變化引起的，所以溫度球的位置對于溫度控制閥的正確使用非常重要。大多數情況下，當需要調節該組暖氣片所在房間的室內溫度時，建議使用溫度袋內置的溫度控制閥。在一些特定的情況下，比如這一組的暖氣片被暖氣片蓋蓋住，溫控閥位于蓋內，或者溫控閥的關閉范圍內有其他熱源，如爐灶、強光照明燈等。此時溫度袋感受到的是周圍的局部高溫，而不是準確的室溫，所以采用遠程恒溫控制器為宜。在一些特殊的系統中，如水平單管下游系統，只有組暖氣片可以配備溫控閥，用戶主要可以調節客廳或主臥的溫度，也可以使用遠程溫控閥在客廳或主臥放置溫度傳感器，采集其溫度進行調節。