Nestes sistemas a água aquecida pelo sol no colector sobe "empurrando" a água mais fria do depósito, já que ao aquecer esta água fica menos densa e quanto maior a sua temperatura menor a sua densidade, forçando-a a tomar o seu lugar, descendo, para subir novamente quando, por sua vez for aquecida. A esta circulação natural denomina-se termosifão.
Para que o termosifão funcione o depósito acumulador tem de estar acima dos colectores. Nestes sistemas não é necessária bomba electrocirculadora nem sistema de controlo.