Der Durchlauferhitzer ist ein fest installiertes Gerät zur Warmwasserbereitung. Im Gegensatz zum Boiler (Warmwasserspeicher), der erwärmtes Wasser bevorratet, erzeugt der Durchlauferhitzer dann warmes Wasser, wenn es benötigt wird. Durchlauferhitzer werden meistens für die dezentrale Warmwasserversorgung (z. B. im Badezimmer, weniger in der Küche) eingesetzt. Sie eignen sich nicht zur Bereitung von kochendem Wasser. Stellt das Gerät auch das Heizungswasser zur Verfügung, so handelt es sich um eine Kombitherme. Aktuelle Modelle ermöglichen auch den Anschluss an eine Solaranlage, dadurch kann vorgewärmtes Wasser bis 60 °C nachgewärmt werden.
Öffnet man den Warmwasserhahn, so fällt der Druck in der Leitung ab, und Wasser beginnt durch den Durchlauferhitzer zu fließen. Ein Differenzdruckschalter im sogenannten hydraulisch gesteuerten Gerät startet die Wassererwärmung mittels eines Wärmeübertragers oder eines Heizelementes. Bei elektronisch geregelten Durchlauferhitzern hingegen wird über Durchflussgeber die Wasserbewegung und die genaue Menge des Wasserflusses erkannt. Nach kurzer Zeit (wenige Sekunden bei elektrischen, einige 10 Sekunden bei gasbetriebenen Durchlauferhitzern) steht dem Nutzer eine unbegrenzte Menge warmen Wassers zur Verfügung. Bei hydraulisch gesteuerten Durchlauferhitzern nimmt die Temperatur des Wassers gewöhnlich mit steigender Durchflussmenge ab. Elektronisch geregelte Systeme hingegen bieten über den gesamten Betriebsbereich eine konstante Ausgangstemperatur.
Bei Modellen mit hydraulischer Steuerung erfolgt die Erwärmung mit bis zu drei Heizleistungsstufen. Kleinste Wassermengen können mit hydraulischen Durchlauferhitzern nicht erwärmt werden, denn zum Einschalten ist eine Mindestdurchflussmenge erforderlich. Das Zumischen von kaltem Wasser ist daher nur in Grenzen sinnvoll. Läuft zu wenig warmes Wasser, schaltet der Durchlauferhitzer komplett ab.
Bei den elektronischen Durchlauferhitzern kann man die Wassertemperatur am Gerät vorwählen. Die Dazumischung von kaltem Wasser kann somit entfallen. Aber auch wenn eine Mischarmatur eingesetzt wird, sogar eine thermostatisch geregelte, unterliegen echte elektronisch geregelte Durchlauferhitzer nicht mehr den Einschränkungen der hydraulischen Durchlauferhitzer, für die man explizit für Durchlauferhitzer geeignete thermostatische Mischarmaturen benötigte.
Vorteile sind erhöhter Komfort und ein etwas besserer Wirkungsgrad, der eine Energieeinsparung bis 20 % gegenüber hydraulischen Durchlauferhitzern ermöglicht, da auch kleine Wassermengen nur soweit wie nötig erwärmt werden. Die Erwärmung erfolgt weitgehend stufenlos.
Bei einem Gasdurchlauferhitzer wird, entweder durch eine ständig brennende Zündflamme oder einen selbsttätig zuschaltenden Piezozünder, ein Gasbrenner bei Bedarf gezündet und betrieben.
Hinsichtlich des (Geräte)-Wirkungsgrades ist der elektrische Durchlauferhitzer am effizientesten, da er die elektrische Energie zu ca. 98,6 % in Wassererwärmung umsetzt. Die restlichen 1,4 % sind Leitungsverluste in Form von Wärme und Abstrahlverluste des Gerätes. Allerdings sind die Art der Erzeugung des elektrischen Stroms und seine Verteilung bis zum Hausanschluss mit Verlusten behaftet. Daraus ergibt sich ein deutlich geringerer Gesamtwirkungsgrad bezogen auf die Primärenergie, je nach verwendetem Strommix.
Gasdurchlauferhitzer weisen einen Gesamtwirkungsgrad von ca. 75 bis 85 % auf, was bedeutet, dass man von einer bezahlten Kilowattstunde nur ca. 15 bis 25 % verliert. Diese Verluste setzen sich aus Abwärme durch den Schornstein und Abstrahlungsverlusten des Gerätes zusammen.
Vergleicht man die für beide Verfahren einzusetzende Primärenergie, so wird bei gleicher Warmwasserleistung mit dem elektrischen Durchlauferhitzer, falls der Strom aus Dampfkraftwerken kommt, etwa dreimal soviel Primärenergie benötigt wie mit dem Gasgerät.
Durchlauferhitzer können Energie und Wasser sparen, da sie das Wasser zumeist nahe der Verbrauchsstelle erwärmen. Je nach Auslegung können Ablaufverluste ("bis warmes Wasser kommt") oder Wärmeverluste durch Rohrleitungen und elektrischer Energiebedarf für Zirkulationspumpen reduziert werden. Auch kann auf die Installation der Warmwasserverrohrung bis zum Gerät verzichtet werden. Diese Effekte lassen sich vor allem an entfernten Verbrauchsstellen mit sehr wenig Abnahme (z.B. Gäste-WC) nutzen, was dann auch den Einsatz strombetriebener Geräte rechtfertigt.