恒温控制阀又可根据其温包所充感温介质的不同进行分类，大致可分为以下四类：
1）蒸气温包式
温包内所填充的介质为一种低沸点液体，当外界温度升高时，部分液体汽化为气体，温包体积增大推动阀杆，关小阀门开度，减小进散热器进水流量，当外界温度降低时，部分气体又液化为液体，温包体积减小，阀门开度增大，从而增大散热器进水流量。此温包内感温介质经常处于气、液混合状态，其优点是作用时间迅速，但对温包密封要求非常严格，目前在国内应用很少。
2）液态温包式
温包内填充的感温介质为特殊的液体，一般为甲醇或甲苯等。此种温包体积较大，作用时间较短，目前在国内应用较为广泛。
3）固态温包式
温包内填充的是膨胀系数较高的固体，多为石蜡等。由于固体相对气体和液体受热（冷）体积变化较小，所以其感温动作较慢，但体积相对液体温包小，在国内也有部分应用。
4）金属片式
其恒温控制器感温装置为一种特殊的具有记忆功能的合金金属片，此金属片因受热胀冷缩，带动温控阀动作。
