Jos termostaatti vioittuu, moottorilla saattaa kestää hyvin kauan saavuttaa käyttölämpötilansa, tai vastakkaisesti se ylikuumenee nopeasti. Kiihdytyksen aikana moottorin lämpötila saattaa heikentyä yhtäkkisesti ja kasvaa yhtä nopeasti ajoneuvon pysäyttämisen jälkeen. Sisätilalämmitin muuttuu vähemmän tehokkaaksi. Alemman jäähdytinputken lämpötila on toinen merkki vioittuneesta termostaatista: jos se lämpenee heti moottorin käynnistyksen jälkeen, se tarkoittaa sitä, että osan venttiili on juuttunut auki-asentoon. Jos putki pysyy kylmänä moottorin saavutettua käyttölämpötilansa, se viittaa siihen, että osan venttiili on juuttunut kiinni-asentoon.
Joissain tapauksissa vioittunut termostaatti voi johtaa moottorin merkkivalon syttymiseen. Diagnostiikkaskannaus voi paljastaa vastaavan vikakoodin. Näin ei tapahdu kuitenkaan aina, minkä takia tulee harkita yllä mainittuja merkkejä.
Moottori ei käynnisty ollenkaan, jos tämä yksikkö on viallinen. Tämä pätee esimerkiksi MINI-autoihin, joissa termostaatteihin on sisäänrakennettu jäähdytysnesteen lämpötila-anturit. Jos tämä anturi vioittuu, moottori käynnistyy ja sakkaa välittömästi. Joskus moottorin ohjausyksikkö estää käynnistämisen.