Pokud se termostat poškodí, motoru může trvat velmi dlouho, než dosáhne pracovní teplotu, nebo se může velmi rychle přehřát. Při akceleraci může teplota motoru náhle klesnout a rychle se zvýšit ihned po zastavení vozidla. Interiérový ohřívač může pracovat mnohem méně účinně. Teplota spodní trubky chladiče je dalším indikátorem poškozeného termostatu: pokud se ohřeje hned po nastartování motoru, znamená to, že ventil součástky je zablokován v otevřené poloze. Když trubka zůstane studená i po dosažení pracovní teploty motoru, indikuje to zablokování ventilu v zavřené poloze.
Někdy může poškozený termostat způsobit rozsvícení indikátoru "Kontrola motoru" na palubní desce. Skenování v rámci diagnostiky odhalí příslušný chybový kód. Nestává se to vždy, a proto je vždy třeba zohlednit příznaky uvedené výše.
Stává se, že motor nechce vůbec nastartovat, pokud je tato jednotka poškozena. Například to platí pro auta MINI, která mají termostaty se zabudovanými snímači teploty chladicí kapaliny. Pokud tento snímač selže, motor nastartuje a hned se zastaví. Někdy elektronická řídicí jednotka blokuje nastartování motoru.