Sollte der Thermostat ausfallen, kann man das an unterschiedlichen direkten Hinweisen feststellen: es dauert besonders lange, bis sich der Motor auf Betriebstemperatur aufheizt, der gegenteilige Fall tritt ein und der Motor überhitzt sehr schnell, beim Beschleunigungsvorgang des Fahrzeuges fällt die Temperatur schlagartig ab, stoppt man das Fahrzeug, steigt diese besonders schnell wieder an, die Innenraumheizung ist in ihrer Effizienz eingeschränkt. Ein anderer indirekter Hinweis für einen defekten Thermostat ist die Temperatur des unteren Kühlschlauchs. Erwärmt sich der Schlauch sofort nach einem Anlassen des Motors ist dies ein Indikator für ein verklemmtes Ventil im offenen Zustand. Bleibt der Kühlschrank hingegen kalt, auch wenn der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat, ist dies ein Hinweis für ein verklemmtes Ventil im geschlossenen Zustand.
Ab und zu verursacht ein nicht funktionstüchtiger Thermostat auch ein Aufleuchten der Motorkontrollleuchte. Ein Diagnose Scan zeigt den dazugehörigen Fehlercode an. Dies ist allerdings nicht stets der Fall. Aus diesem Grund ist es wichtig, die obigen Punkte dennoch zu prüfen.
Auch kann bei einem defekten Regler passieren, dass der Motor überhaupt nicht mehr gestartet werden kann. Das Fabrikat MINI ist hierfür ein gutes Beispiel. Bei diesem ist der Thermostat mit einem Kühlmitteltemperatursensor gekoppelt. Fällt der Sensor aus und man möchte den Motor starten, geht dieser direkt wieder aus. Das Steuergerät verhindert, dass der Motor gestartet werden kann.