Αν και όλα τα θερμοκήπια είναι «ηλιακά» καθώς χρησιμοποιούν τη θερμότητα του ήλιου για να παρέχουν ένα περιβάλλον ανάπτυξης για τα φυτά, ο όρος «ηλιακό θερμοκήπιο» αναφέρεται συνήθως σε ένα παθητικό ηλιακό θερμοκήπιο. Τα παθητικά ηλιακά θερμοκήπια διαφέρουν από τα παραδοσιακά θερμοκήπια με μερικούς σημαντικούς τρόπους. Ένα παθητικό ηλιακό θερμοκήπιο χρησιμοποιεί μόνο θερμότητα και φως από τον ήλιο και ένα παραδοσιακό θερμοκήπιο χρησιμοποιεί αέριο, προπάνιο ή ηλεκτρική θερμότητα τη νύχτα ή κατά τη διάρκεια του χειμώνα για να παρέχει επαρκή ζεστασιά στα φυτά. Τα παθητικά ηλιακά θερμοκήπια πρέπει να είναι προσανατολισμένα προς τον ισημερινό. Χρησιμοποιούν επίσης πέτρινα ή μεγάλα δοχεία με νερό για να απορροφούν τη θερμότητα του ήλιου την ημέρα και να τη διασκορπίζουν τη νύχτα, και χρησιμοποιούν κάποιο είδος μόνωσης και διπλά τζάμια.
Τα παραδοσιακά θερμοκήπια χρησιμοποιούν ηλεκτρικούς λαμπτήρες θερμότητας, θερμάστρες δαπέδου, θερμάστρες προπανίου ή άλλους τύπους συσκευών θέρμανσης κατά τη διάρκεια του χειμώνα και, εάν είναι απαραίτητο, τη νύχτα για να παρέχουν αρκετή ζεστασιά στα φυτά του θερμοκηπίου, αλλά ένα πραγματικό παθητικό ηλιακό θερμοκήπιο βασίζεται στον ήλιο και τα φυσικά συστατικά . Πολλά ηλιακά θερμοκήπια είναι κατασκευασμένα με τον τοίχο που δεν βλέπει στον ισημερινό από τοιχοποιία για να απορροφά τη θερμότητα του φωτός της ημέρας και να την απελευθερώνει όλη τη νύχτα. Οι υπόλοιποι δύο τοίχοι είναι συνήθως μερικώς ή εξ ολοκλήρου τοιχοποιοί, επίσης. Κάθε τετραγωνικό πόδι (929 τετραγωνικά εκατοστά) γυαλιού που βλέπει στον ισημερινό απαιτεί 150 λίβρες (68 κιλά) πέτρας ή τοιχοποιίας. Τοποθετώντας κουβάδες, μπανιέρες ή λίμνες νερού στρατηγικά σε όλο το θερμοκήπιο επιτρέπει στο νερό να απορροφά και να απελευθερώνει τη ζεστασιά του ήλιου με τον ίδιο τρόπο. Κάθε τετραγωνικό πόδι (929 τετραγωνικά εκατοστά) γυαλιού που βλέπει στον ισημερινό απαιτεί 4 γαλόνια (15.1 λίτρα) νερού. Τα δοχεία πρέπει να έχουν σκούρο χρώμα και να τοποθετούνται στρατηγικά σε όλο το θερμοκήπιο.
Για να είναι αποτελεσματικό ένα ηλιακό θερμοκήπιο, απαιτείται κάποιο είδος μόνωσης στα περισσότερα περιβάλλοντα. Το μη αεριζόμενο τμήμα της οροφής και όλοι οι τοίχοι θα πρέπει να καλύπτονται με μονωτικό ύφασμα ή άλλο υλικό με τιμή θερμικής αντίστασης ή τιμή R έως 19. Εάν το παθητικό ηλιακό θερμοκήπιο βρίσκεται σε θεμέλιο, πρέπει επίσης να να είναι πολύ καλά μονωμένο. Όταν το θερμοκήπιο είναι πάνω σε πλάκα, η πλάκα θα πρέπει να είναι μονωμένη τόσο στο σημείο που το θερμοκήπιο στηρίζεται πάνω της όσο και οπουδήποτε υπάρχει ρωγμή ή άνοιγμα.
Ένα παθητικό ηλιακό θερμοκήπιο απαιτεί διπλά τζάμια με νυχτερινή μόνωση. Το γυαλί με ένα τζάμι δεν θα μπορεί να συγκρατήσει αρκετή θερμότητα ώστε τα άλλα παθητικά στοιχεία – τα δοχεία με νερό και πέτρα – να κάνουν τη δουλειά τους. Το μόνο μέρος του γυάλινου τμήματος του θερμοκηπίου που δεν πρέπει να είναι τζάμι είναι τα δύο τρίτα της οροφής, προκειμένου να επιτραπεί η πλήρης επίδραση του ήλιου κατά τους χειμερινούς μήνες. Μπορεί να χρειαστεί προστασία με τη μορφή ασβεστώματος ή υφάσματος κατά τους καλοκαιρινούς μήνες.