Dwustopniowe termostaty pracują w dwustopniowych systemach wentylacyjnych, które ogrzewają i chłodzą w dwóch fazach. Gdy termostat najpierw włącza urządzenie, działają tylko elementy pierwszego stopnia ogrzewania lub chłodzenia, chyba że do utrzymania pożądanej temperatury potrzebne są komponenty drugiego stopnia.
Dwustopniowe termostaty pomagają w skutecznej regulacji dwustopniowych systemów grzewczych i chłodniczych, które oferują wysoką wydajność w trudnych warunkach pogodowych i niskie przy bardziej umiarkowanej pogodzie. W przeciwieństwie do jednostopniowych systemów, które włączają jednocześnie wszystkie komponenty grzewcze i chłodzące, dwustopniowe systemy włączają się tylko na pierwszym etapie. Jeśli system może utrzymać temperaturę wybraną na termostacie, to działa tylko pierwszy stopień. Jeśli pierwszy stopień nie może utrzymać prawidłowej temperatury, termostat włącza drugi stopień.
Ustawienie dwustopniowego termostatu na niskie ustawienie pierwszego stopnia spełnia normalne potrzeby domowe w 80 procentach czasu. Chociaż dwustopniowy system działa przez dłuższy okres czasu niż system jednostopniowy, utrzymuje on bardziej stałą temperaturę, zapewniając bardziej równomierny rozkład powietrza. Dlatego też dwustopniowe systemy są również bardziej energooszczędne, ponieważ spalają mniej paliwa, aby utrzymać pożądaną temperaturę. Inne zalety niskonapięciowego ustawienia termostatu polegają na tym, że system działa bardziej cicho i zapewnia lepszą filtrację, ponieważ cały system nie włącza się od razu.