Regulator temperatury to urządzenie, które steruje wyjściami systemu ogrzewania lub chłodzenia. Sterowanie to realizowane jest poprzez podłączenie czujników temperatury zainstalowanych w ogrzewanym obszarze lub systemie do sterownika. Dane przechwycone przez czujniki są porównywane z wartościami referencyjnymi ustawionymi przez użytkownika; jeśli temperatura w systemie będzie od niej odbiegać, sterownik odpowiednio załącza lub wyłącza źródło ciepła lub chłodu. Istnieją trzy główne kategorie działania regulatora temperatury: regulacja włącz/wyłącz, regulacja proporcjonalna i regulacja PID. Każdy z nich spełnia tę samą podstawową funkcję kontrolowania temperatury, ale oferuje różne poziomy zaawansowania i funkcjonalności.
Systemy ogrzewania i chłodzenia zazwyczaj składają się z trzech podstawowych elementów: źródła ciepła, mechanizmu sterującego i jednego lub więcej czujników. W zależności od złożoności systemu i poziomu precyzji wymaganej w kontroli temperatury, mechanizmy sterujące i czujnikowe mogą być nie bardziej złożone niż przełącznik bimetaliczny. Z drugiej strony rozbudowane, skomplikowane systemy produkcyjne mogą być wyposażone w wyrafinowane skomputeryzowane sterowanie, które steruje kilkoma źródłami ciepła w oparciu o dane otrzymane z wielu czujników. Aby osiągnąć ten zakres interwencji sterowania, systemy zależne od temperatury wykorzystują jeden z trzech podstawowych typów regulatora temperatury.
Pierwszą kategorią regulatorów temperatury jest jednostka włącz/wyłącz. Jest to najprostszy ze wszystkich kontrolerów i oferuje jeden poziom kontroli. W tego typu regulatorze źródło ciepła pracuje z pełną mocą i jest wyłączane lub włączane w zależności od temperatury systemu. W tego typu sterownik wbudowana jest funkcja znana jako dyferencjał on-off, która zapobiega uszkodzeniu przekaźników, styczników lub zaworów przez „drganie”, jeśli zmiany temperatury następują zbyt szybko. Ta funkcja pozwala, aby temperatura systemu przekroczyła nastawę o pewien margines, zanim przełączniki sterownika zapobiegną szybkiemu cyklowi włączania/wyłączania.
Drugi typ regulatora temperatury to taki, który ma możliwość proporcjonalnej regulacji temperatury. Sterownik ten zmniejsza moc, z jaką pracuje nagrzewnica, gdy zbliża się do zadanej wartości odniesienia. Pozwala to uniknąć przekroczenia wartości zadanej przez temperatury systemu, jak to ma miejsce w przypadku sterownika typu włącz/wyłącz. Jeśli temperatura zbytnio odbiega od wartości zadanej z powodu problemów środowiskowych, sterownik działa wtedy jako jednostka włączania/wyłączania, utrzymując pełną moc grzałki lub wyłączając.
Trzeci typ to regulator proporcjonalny z całkowaniem i różniczkowaniem (PID). Ten rodzaj regulatora działa w taki sam sposób, jak standardowe jednostki proporcjonalne, ale zawiera dwie dodatkowe, zależne od czasu regulacje. Te regulacje są zwykle oznaczone jako „reset” i „rate” na urządzeniu i umożliwiają niezwykle stabilną kontrolę temperatury w zastosowaniach, w których wymagania dotyczące obciążenia systemu często się zmieniają. Ten wariant wymaga jednak dostrojenia wszystkich parametrów regulacji do poprawnego działania.