太阳能温室是根据温室效应的原理加以建造的。
温室内温度升高后所发射的长波辐射能阻挡热量或很少有热量透过玻璃或塑料薄膜散失到外界，温室的热量损失主要是通过对流和导热的热损失。如果人们采取密封、保温等措施，则可减少这部分热损失。
太阳能温室在白天，进入温室的太阳辐射热量往往超过温室通过各种形式向外界散失的热量，这时温室处于升温状态，有时因温度太高，还要人为的放走一部分热量，以适应植物生长的需要。如果室内安装储热装置，这部分多余的热量就可以储存起来了。
太阳能温室在夜间，没有太阳辐射时，温室仍然会向外界散发热量，这时温室处于降温状态，为了减少散热，故夜间要在温室外部加盖保温层。若温室内有储热装置，晚间可以将白天储存的热量释放出来，以确保温室夜间的最低温度。
