恒溫控制閥可根據其溫包所充感溫介質的不同進行分類，大致可分為以下四類：

1）蒸氣溫包式溫包內所填充的介質為一種低沸點液體，當外界溫度升高時，部分液體汽化為氣體，溫包體積增大推動閥桿，關小閥門開度，減小進散熱器進水流量，當外界溫度降低時，部分氣體又液化為液體，溫包體積減小，閥門開度增大，從而增大散熱器進水流量。此溫包內感溫介質經常處于氣、液混合狀態，其優點是作用時間迅速，但對溫包密封要求非常嚴格，目前在國內應用很少。

2）液態溫包式溫包內填充的感溫介質為特殊的液體，一般為甲醇或甲苯等。此種溫包體積較大，作用時間較短，目前在國內應用較為廣泛。

3）固態溫包式溫包內填充的是膨脹系數較高的固體，平衡閥多為石蠟等。由于固體相對氣體和液體受熱（冷）體積變化較小，所以其感溫動作較慢，但體積相對液體溫包小，在國內也有部分應用。

4）金屬片式其恒溫控制器感溫裝置為一種特殊的具有記憶功能的合金金屬片，此金屬片因受熱脹冷縮，帶動溫控閥動作。此種產品出廠前需對其感溫裝置進行嚴格的實驗和檢測，同時，由于金屬在頻繁伸縮和彎折后存在疲勞斷裂等特性改變問題，并且金屬具有延展性，所以會對此種感溫裝置壽命和精度造成影響。國內一些廠家生產此種溫控閥產品，其國外產品很少見到。