Un système de chauffe-eau solaire de base comprend des collecteurs solaires (plaques) et un réservoir thermique (chaudière).
Les plaques collectrices sont responsables de l'absorption du rayonnement solaire. La chaleur du soleil, captée par les plaques du chauffe-eau solaire, est transmise à l'eau qui circule dans ses tuyaux de cuivre.
Le réservoir thermique, également connu sous le nom de chaudière, est un conteneur pour stocker l'eau chauffée. Ce sont des cylindres de cuivre, inox ou polypropylène, isolés thermiquement avec du polyuréthane expansé sans CFC, qui n'attaque pas la couche d'ozone. De cette façon, l'eau est maintenue au chaud pour une consommation ultérieure. La boîte à eau froide alimente le réservoir de chaleur du réservoir solaire, le maintenant toujours plein.
Dans les systèmes conventionnels, l'eau circule entre les collecteurs et le réservoir thermique à travers un système naturel appelé thermosiphon. Dans ce système, l'eau des collecteurs devient plus chaude et donc moins dense que l'eau du réservoir. Ainsi, l'eau froide "pousse" l'eau chaude génératrice de circulation. Ces systèmes sont appelés circulation naturelle ou thermosiphon.
La circulation de l'eau peut également se faire à l'aide de motopompes dans un processus appelé circulation forcée ou pompée, et est normalement utilisée dans les piscines et les systèmes à grand volume.