太阳能热水器是太阳能成果应用中的一大产业，它为人们提供环保、安全节能、卫生新型热水器产品。太阳能热水器主要靠自然吸收太阳光来加热热水器中真空管里的水，真空管里的水热后，会按照物理原理：热水比冷水轻，热水会浮到水箱里，然后水箱里冷热水混合。然后真空管内再加热，逐渐产生循环，时间长了，水箱里的水就会慢慢变热。
太阳能热水器主要由集热器（真空管）、保温水箱和连接管道三部分组成。集热器是系统的集热元件。它相当于电热水器中的电热管，和电热水器、燃气热水器不同的是太阳能集热器利用的是太阳辐射的热量，因此加热时间只能是在有太阳照射的白天。保温水箱是储存热水的容器。因为太阳能热水器加热的过程只能在白天进行，而人们一般在晚上使用热水，所以需通过保温水箱把白天加热的热水储存起来。
连接管道是将热水从集热器输送到保温水箱，将冷水从保温箱输送到集热器的通道，它使整套系统形成了闭合环路。热水管道必须做保温处理。管道必须要有很高的质量，保证有20年以上的使用寿命。
每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日，可产生相当于2.5度电的热量，每年可节约标准煤200千克左右，可以减少700多千克的二氧化碳排放量。
太阳能热水器把太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，真空管式太阳能热水器为主，占据国内95%的市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关附件组成，把太阳能转换成热能主要依靠集热管。集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。
吸热过程
真空管式热水器的吸热时，太阳辐射透过真空管的外管，被集热镀膜吸收后沿内管壁传递到管内的水。管内的水吸热后温度升高，比重减小而上升，形成一个向上的动力，构成一个热虹吸系统。随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时温度较低的水沿管的另一侧不断补充如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度。
平板式热水器，一般为分体式热水器，介质则在集热板内因热虹吸自然循环，将太阳辐射在集热板的热量及时传送到水箱内，水箱内通过热交换（夹套或盘管）将热量传送给冷水。介质也可通过泵循环实现热量传递。
循环管路
家用太阳能热水器通常按自然循环方式工作，没有外在的动力。真空管式太阳能热水器为直插式结构，热水通过重力作用提供动力。平板式太阳能热水器通过自来水的压力（称为顶水）提供动力。而太阳能集中供热系统均采用泵循环。由于太阳能热水器集热面积不大，考虑到热能损失，一般不采用管道循环。
使用过程
平板式太阳能热水器为顶水方式工作，真空管太阳能热水器也可实行顶水工作的方式，水箱内可以采用夹套或盘管方式。顶水工作的优点是供水压力为自来水压力，比自然重力式压力大，尤其是安装高度不高的时候，其特点是使用过程中水温先高后低，容易掌握，使用者容易适应，但是要求自来水保持供水能力。顶水工作方式的太阳能热水器比重力式热水器成本大，价格高。