Die Wasserheizung ist im Gegensatz zur Luftheizung in ihrer Bauart wesentlich kompakter und eignet sich somit auch für sehr kleine Fahrzeuge. Dieser Heizungstyp wird meist direkt in den Motorraum oder hinter der Stoßstange eingebaut.

Die Wasserheizung arbeitet mit einem eigens hierfür mitgebrachten Brenner, welcher das Kühlwasser des Autos, und somit auch den Motorblock, erwärmt. Ein spezielles Umwälzsystem sorgt dafür, dass sich das erwärmte Kühlwasser gleichmäßig verteilt. Zudem wird die Wasserheizung an das Gebläse des Lüftungssystems angeschlossen. Die Lüftung leitet die erzeugte Wärme vom Motorblock in den Fahrzeuginnenraum und erwärmt diesen auf die gewünschte Temperatur.

Den für die Verbrennung benötigten Kraftstoff holt sich die Wasserheizung direkt aus dem Kraftstofftank des Fahrzeugs. Der klare Vorteil einer Wasserheizung ist das zusätzliche Aufheizen des Motorblockes. Hierdurch werden Startprobleme im Winter vermieden, was eine Entlastung der Autobatterie und auch der Umwelt durch weniger Abgasausstoß mit sich bringt. Zudem erreicht das Motoröl viel schneller Betriebstemperatur, wodurch der Motor geschont wird. Auch kann man durch das Erwärmen des Motorblocks schon vor Fahrtbeginn erheblich Kraftstoff einsparen, da ein Kaltstart vermieden wird.
Das Umwälzsystem der Wasserheizung kann bei kurzen Stopps dafür sorgen, dass auch weiterhin die Wärme des Motorblocks in die Fahrerkabine geleitet wird, ohne den Motor dafür laufen lassen zu müssen oder den Brenner der Heizung in Betrieb zu nehmen.

Moderne Wasserheizungen sind mit einer digitalen Steuerung ausgestattet, über welche sich die Startzeit der Standheizung, sowie die gewünschte Temperatur einstellen lässt. Auch gibt es für viele Modelle eine Fernsteuerung, um die gewünschten Einstellungen schon von der Wohnung aus tätigen zu können.