Il principio del riscaldamento radiante si basa sulla circolazione di acqua calda a bassa temperatura (in genere tra i 30 e i 40°C) in un circuito chiuso che si sviluppa coprendo una superficie molto elevata. Da un apposito collettore si fanno partire uno o più circuiti in ogni stanza, con una lunghezza totale scelta in fase progettuale, e dipendente dal fabbisogno energetico della stanza. Ogni circuito è dotato di una valvola motorizzata il cui scopo è aprirlo o chiuderlo, e cioè far circolare o meno l’acqua al suo interno, in funzione della temperatura impostata sul termostato.
Per massimizzare il comfort di questo sistema, si mantiene costante la temperatura durante tutto il giorno, evitando numerose accensioni e spegnimenti, e si lavora in attenuazione notturna, impostando una temperatura 3/4°C più bassa rispetto a quella diurna. I sistemi di regolazione più moderni “imparano” i tempi di risposta dell’impianto e comandano l’accensione e lo spegnimento del sistema considerandone l’inerzia termica, cioè la capacità di variare la temperatura.
Lo spessore occupato da un pavimento radiante può andare dai 15 ai 50 mm, permettendone quindi l’installazione anche in caso di altezze ridotte. Attualmente sta prendendo sempre più piede anche il soffitto radiante: come nella versione a pavimento, il riscaldamento a soffitto avviene per irraggiamento. A differenza dei più comuni impianti in cui i radiatori riscaldano l'aria dell’ambiente distribuendola mediante convenzione, il riscaldamento a soffitto funziona come il sole, ovvero secondo il principio dello scambio termico per irraggiamento tra superfici calde e fredde. L'aria, quindi, non viene riscaldata direttamente ma riceve il calore da tutte le superfici delle stanze. Il soffitto radiante ha anche due vantaggi rispetto al pavimento: occupa tutta la superficie della stanza, mentre una parte del pavimento spesso è occupata dai mobili, ed è più efficiente nel raffrescamento.