Nella circolazione naturale, per far circolare il fluido vettore nel sistema solare, si sfrutta la convezione.

Il liquido vettore riscaldandosi nel pannello solare si dilata e galleggia rispetto a quello più freddo presente nello scambiatore del serbatoio di accumulo.
Spostandosi, quindi nello scambiatore posto più alto rispetto al pannello solare cede il suo calore all’acqua sanitaria del secondario. Questa tipologia è più semplice di quella a circolazione forzata.

Non esiste consumo elettrico dovuto alla pompa di circolazione e alla centralina solare differenziale presente nel sistema a circolazione forzata.
Il fluido vettore usato nel circuito primario normalmente è glicole propilenico atossico (comunemente conosciuto come antigelo) miscelato con acqua in una percentuale tale da garantire un’adeguata resistenza al gelo.
Il serbatoio viene disposto ad un’altezza maggiore di quella dei pannelli solari a cui è collegato e per ragioni estetiche è del tipo orizzontale ad intercapedine.

La circolazione naturale, rispetto a quella forzata, risulta essere più sensibile alle perdite di carico del circuito primario e vengono, quindi, realizzati sistemi kit compatti ove il serbatoio di accumulo è situato molto vicino al pannello solare.
Le serpentine possono anche essere due, nel caso si voglia anche preriscaldare l’acqua del serbatoio con integrazione ad un termocamino o caldaia.
Si può anche integrare una resistenza elettrica per riscaldare l’acqua in caso di insufficiente o assente (nelle ore notturne) irradiazione solare.

Un impianto a circolazione naturale con serbatoio esterno è adatto in regioni con temperature notturne non rigide.
Attualmente viene fatta molta attenzione all’impatto visivo di tali sistemi colorando i serbatoi di color tegola oppure disponendoli direttamente a terra.
Questo tipo di impianto è adatto a famiglie che hanno un risparmio esiguo, in quanto, non avendo bisogno di energia elettrica o costi gestione impianto il risparmio è al netto da spese aggiuntive.