Possuem um painel para coletar a luz solar e um reservatório ou coletor onde se encontra um fluido capaz de transferir calor para sistemas de aquecimento e água quente domésticos. Os painéis aquecem o circuito do fluido de transferência, que passa para o trocador de calor, localizado no reservatório, onde a água quente é armazenada.
Alguns tipos de painéis solares térmicos, como os painéis solares térmicos de concentração, transformam esse calor em vapor para alimentar as turbinas de um gerador, por exemplo.
Coletores de baixa temperatura: Esses coletores solares térmicos atingem temperaturas de até 50 °C. São comumente usados para fornecer energia para sistemas de aquecimento e água quente sanitária em residências ou empresas.
Coletores de média temperatura: Esses tipos de coletores funcionam de forma semelhante, embora possuam uma tampa transparente para evitar perdas de calor. Como resultado, são capazes de atingir temperaturas de até 90 °C.
Coletores de alta temperatura: Esses painéis solares possuem duas tampas que geram vácuo, permitindo que operem em temperaturas de até 150 °C. Coletores de alta temperatura são utilizados para geração de eletricidade em usinas termelétricas.