El aprovechamiento de la energía solar térmica se realiza a través de los captadores o paneles solares para calentamiento de agua (calefacción y agua caliente sanitaria) gracias a la radiación solar.
Por el interior del captador circula un fluido (líquido anticongelante) que transmite el calor solar hacia donde se quiera aprovechar.
El circuito primario es el existente entre el captador y el depósito acumulador (por el que circula el fluido anticongelante)
El Intercambiador transfiere el calor del circuito primario al circuito secundario.
El circuito secundario es es que parte del acumulador, donde el agua ya se ha calentado gracias al intercambiador, y se distribuye hacia los puntos de consumo: grifos de agua caliente o calefacción.

El número de captadores solares depende del consumo de agua caliente previsto, de la zona climática donde esté situado el edificio, de la orientación y de las posibilidades de la integración en el mismo.
La mayoría de los colectores solares térmicos suelen situarse sobre soportes fijos, pero tendrían un rendimiento superior si pudieran seguir al Sol en su recorrido.
Normalmente es necesario combinar el sistema de calentamiento de agua con paneles solares térmicos con otro sistema auxiliar alimentado con energía convencional.

La energía solar térmica se puede utilizar para la calefacción por suelo radiante o por muro radiante.
Gracias a utilizar calefacción a baja temperatura (<=50º C), el sistema solar mediante suelo radiante tiene un mayor rendimiento que con radiadores, ya que éstos últimos necesitan una temperatura mayor.

Suelo radiante (por agua): Sistema de calefacción por agua caliente que emite el calor por la superficie del suelo. El calor se lleva mediante tuberías a redes de tuberías empotradas bajo el pavimento de los locales.
Este sistema tiene la ventaja de que la emisión se hace por radiación. En España, con las temperaturas mínimas exteriores normales, el ahorro de este sistema puede estimarse entre un 15% y un 20%, sin disminuir las prestaciones en cuanto a comodidad térmica (sensación térmica).
La temperatura superficial del suelo debe de ser moderada por lo que la temperatura del agua que las recorre también. Esa temperatura baja se ve compensada por una mayor superficie de emisión.
Las tuberías de agua (generalmente de material plástico) se distribuyen sobre el forjado, interponiendo un aislante térmico para evitar que el calor se disipe hacia la planta inferior. Sobre las tuberías se pone una capa de mortero de cemento y arena y luego el solado, que se recomienda sea de un material poco aislante del calor (piedra, baldosa cerámica o hidráulica) y no de madera o moqueta.
Si el edificio está bien aislado no es necesario cubrir toda la superficie del suelo y pueden dejarse unas zonas estrechas y cercanas a las paredes sin tuberías, para colocar muebles (estanterías, aparadores,...) pues bajo ellos el suelo no emitirá y el calor puede estropearlos.

Se pueden utilizar también los captadores solares térmicos para el calentamiento del agua de piscinas. Se recomienda que sean en circuito independiente del resto del edificio.