Termohlavice obsahuje "ampulku" s roztokem, který se se zvýšením okolní teploty roztahuje. Tím přes mechanismy tlačí na kuželku v radiátorovém ventilu proti pružině a postupně přivírá průtok teplonosného média - vody. Nastavení požadované teploty je provedeno otočením vrchu hlavice (čísla 1-5) a tím předpružení "ampulky" proti uzavíracímu mechanizmu ventilu. K regulaci tedy dochází pozvolnou změnou velikosti ampulky a tím i pozvolnou změnou průtoku, kdy velikost průtoku se mění od plného průtoku při velkém rozdílu teploty skutečné a požadované, přes malý průtok, jsou-li teploty blízké, až po uzavřený ventil, pokud je teplota v místnosti vyšší, než požadovaná (slunce, jiný zdroj tepla...).
Další verzí je elektrická termoregulační hlavice, kde je výše zmíněná vložka nastavena polohou ovladače do maximální teploty a přidané odpory, napojené na regulaci, které se průchodem proudu zahřívají, zajišťují její ohřátí a přivření průtoku. Při poruše potom topí radiátory na plno - nedojde k zamrznutí místnosti, ani obyvatele.
Ještě se ale používají elektropohony, které mohou uzavřít průtok téměř skokově, ale nikdy to není ve stylu start/stop. Tlakové rázy, případně rezonance, v potrubí by poškodily jak ventil, tak čerpadla, nebo i samotné portubí.