Knotenpunkt der thermischen Solaranlage ist der Kollektor. Die am meisten verbreitete Form ist dabei die des Flachkollektors, der aus einem selektiv beschichteten Absorber besteht. Dieser dient zur Absorption, also zur Aufnahme, der einfallenden Sonnenstrahlen und ihrer Umwandlung in Wärme. Um thermische Verluste möglichst gering zu halten, wird der Absorber in einem wärmegedämmten Kasten mit transparenter Abdeckung, die meist aus Glas besteht, untergebracht.
Im Absorber befindet sich eine Wärmeträgerflüssigkeit, die normalerweise ein Gemisch aus Wasser und ökologisch unbedenklichem Frostschutzmittel ist. Diese Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert zwischen dem Kollektor und dem Warmwasserspeicher. Üblicherweise werden thermische Solaranlagen über einen Solarregler in Betrieb genommen. Dies funktioniert so, dass die Regelung, sobald die Temperatur am Kollektor die Temperatur im Speicher um wenige Grad übersteigt, die Solarkreis-Umwälzpumpe einschaltet, sodass die Wärmeträgerflüssigkeit die im Kollektor aufgenommene Wärme zum Warmwasserspeicher transportieren kann.
