Thermische olie installaties bestaan veelal uit een primair systeem en één of meerdere secundaire circuits, ook wel gebruikers genoemd.

Het primaire circuit bestaat uit een verwarmingsketel, pomp(en), leidingwerk, voorraadtank, expansietank, mogelijk een warmtewisselaar etc. dat als een circuit wordt aangelegd. Uiteraard voorzien van de nodige druk en temperatuur beveiligingseenheden.

De verwarmingsketel verwarmt de thermische olie, de pomp pompt de olie rond in het primaire circuit.

Thermische olie installaties kunnen uitgerust worden met zogenaamde economizers. Dit zijn units die in het uitlaat-gassysteem van de ketel worden geïnstalleerd waarmee warmte wordt teruggewonnen en waardoor het rendement met enkele procenten kan worden verbeterd.

In de secundaire circuits, dus de delen van de thermische installatie die aangesloten zijn op de gebruikers (dit kan een reactorvat zijn, een droogtunnel, of wat dan ook), zullen via gestuurde kleppen de daar benodigde warmte afgeven.

De afgekoelde olie wordt weer in het primaire circuit teruggepompt om weer opnieuw opgewarmd te worden door de verwarmingsketel. Het moge duidelijk zijn dat de capaciteit van de verwarmingsketel afhankelijk is van de grootte van de secundaire circuits en de geëiste warmte per circuit.

In elke thermische olie-installatie zijn alle circuits beveiligd tegen overdruk, te hoge en of te lage temperatuur, en wordt de vloeistofstroming (flow) constant gemeten. Bij het uitvallen van de pomp(en) wordt automatisch de ketel uitgeschakeld om oververhitting en of verbranding van de thermische olie te voorkomen.

Veruit de meeste thermische olie-installaties tot 350°C zijn nagenoeg druk loos (alleen de pompdruk) en werken in de vloeistoffase van de thermische olie. Bij temperaturen boven de 350°C kan de druk oplopen tot wel 10 bar.

Thermische olie installaties die opereren boven de 350°C kunnen naast de vloeistoffase ook in de gasfase van de thermische vloeistof werken, afhankelijk van de wens van de klant of het ontwerp van de installatie.