La válvula de expansión termostática (también conocida como válvula de expansión térmica y válvula de sobrecalentamiento) es básicamente una válvula de expansión automática con la característica adicional de tener un dispositivo que corrige la cantidad de líquido a evaporar en la bobina para que igualar la carga en el evaporador.
Aún así, la fuerza necesaria para su activación se obtiene del sobrecalentamiento del estado gaseoso del refrigerante en el evaporador por medio de un sensor de temperatura (también llamado elemento de "fuerza") en lugar del resorte con un tornillo de ajuste.