平板式太陽能熱水器的吸熱過程比較簡單，太陽輻射透過玻璃蓋板，熱能被集熱板吸收后沿肋片和管壁傳導給吸熱管內的水。

真空管式太陽能熱水器的集熱板由許多真空集熱管組成，就像是許多并排的細長的暖瓶膽。真空管的內外層之間是真空的，內管外表面有一層特種材料涂層，可以有效吸收太陽輻射能，并轉化為熱能，傳導給管內的水。利用冷水比重大、熱水比重小的原理，吸熱管和保溫水箱之間形成了冷水下沉、熱水上升的自然對流循環(huán)，使水箱中的水逐漸變熱。通過保溫水箱儲存熱水，可以保證人們隨時有熱水使用。通過連接管道按需要輸送熱水或冷水，使整套系統(tǒng)形成一個閉合的環(huán)路。通過控制系統(tǒng)顯示并全自動控制水溫、水位，還能防止真空管在高溫空曬后又因突然注入冷水而爆裂。

主機支架支撐著集熱板與保溫水箱，還用來調節(jié)集熱板與地平面之間的角度，以形成一個傾斜角，這是為了使太陽能熱水器的集熱板能獲取限度的太陽能量。研究人員專門設計了軟件來計算集熱板在不同地區(qū)的傾斜角，而在進行人工估算時，通常釆用在正午時太陽光垂直射入集熱板采光面為傾斜角。