Podstawowa zasada działania wszystkich kolektorów słonecznych jest nieskomplikowana: ciepło generowane podczas gromadzenia promieniowania słonecznego jest przekazywane do medium — zwykle płynu, ale w przypadku kolektorów powietrznych, do powietrza. Ogrzewane medium jest wykorzystywane bezpośrednio (na przykład do podgrzewania wody pitnej) lub pośrednio — za pomocą wymiennika ciepła, który przenosi ciepło do odbiornika końcowego (na przykład urządzeń do ogrzewania pomieszczeń lub realizacji procesów przemysłowych).