温度调节阀是根据液体的不可压缩和热胀冷缩原理进行工作的。自力式温度调节阀工作原理如下：
加热型
    加热用自力式温度调节阀，当被控对象温度低于设定温度时，温包内液体收缩，作用在执行器推杆上的力减小，阀芯部件在弹簧力的作用下使阀门打开，增加蒸汽和热油等加热介质的流量，使被控对象温度上升，直到被控对象温度到了设定值时，阀关闭，阀关闭后，被控对象温度下降，阀又打开，加热介质又进入热交换器，又使温度上升，这样使被控对象温度为恒定值。阀开度大小与被控对象实际温度和设定温度的差值有关。
冷却型
    冷却用自力式温度调节阀工作原理可参照加热用自力式温度调节阀，只是当阀芯部件在执行器与弹簧力作用下打开和关闭与温关阀相反，阀体内通过冷介质，主要应用于冷却装置中的温度控制。