Als de thermostaat het niet meer doet, zal de motor er erg lang over doen om op bedrijfstemperatuur te komen of zal de motor heel snel te heet worden. Als u optrekt met de auto kan de temperatuur ineens zakken en als de auto tot stilstand komt kan deze flink omhoog gaan. De kachel in de cabine zal het niet goed doen. Als de thermostaat het niet goed doet, is de slang aan de onderkant van de radiator een prima indicatie: als deze als heel snel na het starten van de motor heet wordt, staat de klep in de open stand. Als de slang koud blijft als de motor op temperatuur is gekomen, dan blijft de klep dus dichtzitten.
Een enkele keer kan een kapotte thermostaat ervoor zorgen dat het lampje Check Engine op het dashboard gaat branden. Door middel van diagnostiek kunt u een storingscode verkrijgen. Dit lukt echter niet altijd, zodat de eerder vermelde klachten nog steeds moeten worden overwogen.
Ook kan het zijn dat de motor helemaal niet wil starten als het onderdeel stuk is. Dit komt voor bij MINI’s die voorzien zijn van een thermostaat met interne sensoren om het koelmiddel te meten. Als de sensor stuk gaat, kan de motor niet starten en als deze draait, zal deze meteen uitvallen. Ook is het mogelijk dat de ECU verhinderd dat de motor gestart wordt.