Принцип действия термостатического конденсатоотводчика основан на разности температур пара и конденсата. Рабочим элементом термостатического конденсатоотводчика является капсула с расположенным в нижней части седлом, выполняющим функцию запорного механизма. Капсула закреплена в корпусе конденсатоотводчика, причем диск расположен непосредственно над седлом, на выходе из конденсатоотводчика. В холодном состоянии между диском капсулы и седлом существует зазор, позволяющий конденсату, воздуху и другим неконденсируемым газам беспрепятственно выходить из конденсатоотводчика. При нагреве специальный состав в капсуле расширяется, воздействуя на диск, который при расширении опускается на седло, препятствуя выходу пара. Данный тип конденсатоотводчиков помимо отвода конденсата,  позволяет также удалять из системы воздух и газы, то есть использоваться в качестве воздухоотводчика для паровых систем. Существуют три модификации термостатических капсул позволяющих отводить конденсат при температуре на 5°С, 10°С или 30°С ниже температуры парообразования.

Основные модели термостатических конденсатоотводчиков: TH13A, TH21, TH32Y, TSS22, TSW22, TH35/2, TH36, TSS6, TSS7.