De werking van een zonneboiler is eigenlijk vrij eenvoudig. De boiler maakt gebruik van zonne-energie om het water te verwarmen. Het verschil met zonnepanelen is dat het warm water dat niet wordt gebruikt verloren gaat en niet aan het energienet teruggeven kan worden. Op het dak van de woning wordt een zonnecollector geplaatst. Deze wordt aangesloten op een buizenstelsel waarin een vloeistof loopt. De zonnecollector zorgt voor de verwarming van de vloeistof. De warme vloeistof loopt door het buizenstelsel naar een voorraadvat. Dit voorraadvat heet een boiler. In de boiler zit leidingwater. Het water in de boiler wordt door de vloeistof verwarmd middels een warmteverspreider.

Indien het water in de boiler niet warm genoeg is, wat bijvoorbeeld kan gebeuren in maanden waarin de zon wat minder schijnt, dan kan een verwarmer van een CV-ketel het water naverwarmen. Alleen een CV-ketel met het Gaskeur NZ-label kan aangesloten worden op een zonneboiler. Eventueel kan er gekozen worden voor het type zonneboiler compact. Hierbij zit de watervoorraad in de collector op het dak. Er is dan geen apart voorraadvat nodig en dat scheelt weer ruimte.