Een thermostaat is een sensor die een verwarmingssysteem dicht bij een gewenste temperatuur of setpoint houdt. Het is een regelsysteem.
De thermostaat werkt door verwarmings- of koelingsapparaten aan of uit te schakelen. Dit is wat er gebeurt in een centraal verwarmingssysteem of een airconditioner. In sommige systemen werkt de thermostaat door een "warmteoverdrachtvloeistof" uit of aan te schakelen wanneer dat nodig is om de ingestelde temperatuur te handhaven. De naam is afgeleid van de Griekse woorden thermos "heet" en statos "een staande".
De eenvoudigste soort thermostaat is een bimetalen strip die buigt als de temperatuur stijgt, en op een bepaald punt het circuit van een elektrische stroom onderbreekt. Keukenroosters gebruiken dit soort thermostaat.
Omdat zij een systeem regelen, zijn thermostaten voorbeelden van terugkoppelingsapparaten die een stabiele lokale omgeving handhaven tegen temperatuurveranderingen buiten de buitenwereld. In de cybernetica is de thermostaat een voorbeeld van een machine die feedback gebruikt om de stabiliteit van een verwarmingssysteem te handhaven.