Analogové termostaty používají nejjednodušší systém řízení – tj. stav zapnuto/vypnuto. Pokud nastavíte na termostatu požadovanou teplotu, termostat sepne spínací kontakt a topení nepřerušovaně hřeje. Jakmile je dosaženo požadované teploty, termostat topení vypne. Protože ale prakticky každý topný systém má určitou setrvačnost, ještě nějakou dobu topí i když je vypnuté – dochází tím k přetápění místnosti.

Na stejném systému řízení (zapnuto/vypnuto) mohou pracovat i programovatelné termostaty, moderní typy však již mívají integrovanou funkci, která zvyšuje přesnost regulace: pulzní šířková regulace (PWM) – právě tato funkce brání nežádoucímu přetápění místností. Zatímco běžné termostaty vypnou vytápění až při dosažení požadované teploty, termostat s funkcí PWM začne před dosažením požadované teploty pulzovat – tj. začne topení střídavě vypínat a zapínat. Čím je pak teplota v místnosti blíže požadované teplotě, mění se i délka jednotlivých pulzů – teplota v místnosti se tak ustálí přesně na požadované hodnotě.

Termostaty vybavené touto funkcí bývají označovány také jako „inteligentní“ termostaty nebo „samo-učící se“. Zjednodušeně jde o to, že termostat vyhodnocuje dobu, kterou topný systém potřebuje k vyhřátí místnosti na požadovanou teplotu. Postupně se tedy „naučí“, že pokud má být v 7 hodin ráno v místnosti 21°C a v noci místnost vychládla na 18°C, musí topný systém zapnout již o 2 hodiny dříve, aby v 7 hodin bylo dosaženo požadované teploty. Termostaty bez této funkce sepnou v 7 hodin ráno, kdy mají podle programu začít udržovat v místnosti vyšší teplotu. V praxi ale dochází k situacím, kdy uživatel provede operativní zásah do programu termostatu, což u běžného termostatu vede k okamžitému sepnutí nebo naopak rozepnutí kontaktu, u termostatů s Fuzzy-logikou však může trvat několik desítek vteřin, než termostat požadavek vyhodnotí a porovná se svými „zkušenostmi“. Situace pak může u uživatele vyvolat mylný závěr, že termostat nepracuje správně.

U termostatů jsou zmiňovány tzv. provozní režimy, ve kterých lze termostat provozovat – teplota prostoru / podlaha+prostoru / jen podlaha. Režim „teplota prostoru“ je určen pro konvekční a sálavé vytápění, tedy pro systémy, kdy není potřeba sledovat teplotu podlahy. Režim „podlaha+prostor“ je pro podlahové vytápění – termostat sleduje teplotu prostoru i teplotu podlahy. V tomto režimu má teplota prostoru vyšší prioritu – tzn., že pokud je v místnosti dosaženo požadované teploty, podlahové vytápění se vypíná, i když je podlaha chladná. Podlahová sonda zde plní funkci tzv. limitační sondy – brání přehřátí podlahy. Režim „jen podlaha“ je určen pro doplňkové podlahové vytápění (někdy také nazýváno komfortní vyhřívání podlahy). V tomto režimu termostat neměří teplotu prostoru, sleduje pouze teplotu podlahy a udržuje ji na požadované hodnotě. Podlaha tedy bude teplá, i když bude místnost vytopena jiným zdrojem tepla – v krajním případě tak může docházet k přetápění místnosti.