Os tanques de expansão funcionam segundo o princípio da expansão térmica, afirmando que a água se expande quando aquecida. Quando o tanque de água é aquecido, seu volume se expande significativamente e o transbordamento se derrama no tanque de expansão, que está conectado ao tubo de abastecimento de água e evita que a pressão da água do tanque principal fique muito alta.
O tanque de expansão térmica está conectado ao tubo de abastecimento de água por onde passa o extravasamento do tanque de água. Como a água não é compressível, a pressão aumenta à medida que se expande. Isso significa que a pressão pode danificar os tubos de abastecimento de água, válvulas e o próprio aquecedor de água se uma saída de transbordamento não estiver disponível. Assim, o tanque de expansão térmica, que é preenchido com ar compressível, é usado como tanque de transbordamento para aliviar a pressão quando o volume de água aumenta além do volume do tanque de água. Isso permite que a pressão da água do sistema permaneça razoavelmente estável.
Caso a pressão aumente muito, o sistema de água está equipado com válvulas de retenção na tubagem de abastecimento de água, que ajudam a reduzir a pressão para evitar que a água volte para a casa. Se as válvulas de retenção ou o tanque de expansão não estiverem funcionando corretamente, um encanador deve ser chamado para verificar o sistema e evitar danos potencialmente graves ao aquecedor de água.