1、太阳光照射水水时，水吸收 了太阳光的热辐射，水吸收了能量，所以温度升高，一般情况下热空气比冷空气密度低，所以含有水蒸气的热空气就会往上升。
2、太阳热辐射使水温升高，水蒸气粒子运动加剧于是体积膨胀（质量不变），于是密度变的比冷空气小，浮力作用，热水蒸气上浮。
白天，太阳光透过大气层，照射在水中，水体通过吸收，反射，散射太阳光，吸收太阳光后水体持续增温，升温很慢。
水体增温后，随着太阳落山，来自太阳光的热量减少，水体开始向大气层辐射，大气层得到水体的热量后，又继续向地面水体辐射，形成大气逆辐射。反反复复循环不断。水温持续不断降温，直到太阳升起。但是水体的降温是很慢。
一是日照强度：太阳能通过吸收太阳光热量来升高水的温度，日照强度越高水温越高，所以天气炎热时太阳能热水器升温效果会明显强于阴雨天气。二是水体积和集热面积的比例：以同样的水箱体积为前提，水箱直径越小、长度则越长，便能安装更多的集热管，升温效率也会随之加强。三是水箱保温性能：保温性越好，升温效果也会越好。
