Bak mandi air panas tenaga surya terlihat seperti bak mandi air panas biasa tetapi menggunakan kekuatan matahari dalam mempertahankan suhu air yang diinginkan. Sebuah pompa sirkulasi mengekstrak air dari bak dan mengalihkan aliran melalui kolektor panas matahari yang dirancang khusus. Panel menghantarkan panas dari sinar matahari dan mentransfer energi bebas ke air. Setelah dipanaskan, air kembali ke spa. Pompa hot tub tenaga surya mensirkulasikan air menggunakan listrik konvensional atau panel surya listrik.
Panel pemanas bak mandi air panas tenaga surya memiliki pelat datar atau desain tabung yang dievakuasi. Panel termal pelat datar terdiri dari kotak logam dan bagian atas kaca. Di dalam kotak terdapat pipa hitam, berdiameter tidak lebih besar dari sekitar 0.4 inci (1 cm), yang menghantarkan sinar matahari dan meneruskan panas ke air. Panel tabung yang dievakuasi berisi tabung pipa air yang disegel vakum di dalam satu atau dua tabung kaca lainnya. Tabung luar berisi glikol, yang menahan dan mentransfer panas ke tabung air.
Desain tabung yang dievakuasi juga terdapat dalam struktur berbingkai kaca. Nilai isolasi ekstra memberikan efisiensi yang lebih besar pada sistem, karena lebih sedikit panas yang keluar kembali ke lingkungan. Pemilik rumah biasanya memasang panel pemanas air bak mandi air panas di selatan rumah yang paling dekat dengan garis khatulistiwa, di mana mereka akan menerima sinar matahari paling banyak. Panel dapat dipasang, seperti di atap, rak miring atau pagar, atau diletakkan di tanah.
Pabrikan membuat panel air panas, yang dirancang untuk pemanas bak mandi air panas bertenaga matahari, dalam berbagai ukuran. Panel berukuran 80 kaki persegi (7.43 meter persegi) menyediakan sebanyak 80,000 British Thermal Unit (BTU) daya pemanas. Satu panel cukup untuk memanaskan bak mandi air panas tenaga surya 7,500 galon (28,390 liter). Selama jam sibuk matahari, panel panas matahari meningkatkan suhu air sebanyak 10 derajat Fahrenheit (12 derajat Celcius).
Metode yang paling hemat biaya untuk memanaskan bak mandi air panas tenaga surya melibatkan sistem thermosyphoning. Gravitasi, konduksi, dan konveksi mengalirkan air melalui panel termal, yang memanaskan dan mengembalikan air ke spa tanpa memerlukan pompa mekanis. Beberapa sistem menggunakan panel fotovoltaik surya untuk memasok listrik untuk pompa arus searah (DC) atau arus bolak-balik (AC). Satu panel surya 68 watt menghasilkan daya yang cukup untuk mengoperasikan pompa DC 12 volt. Sebuah pompa AC satu tenaga kuda membutuhkan sekitar 115 volt listrik.
Meskipun pompa DC hanya mengedarkan 3-5 galon (11.35-18.9 liter) air per menit, air tetap berada di panel termal lebih lama, sehingga memperoleh suhu yang lebih tinggi. Sebaliknya, bak mandi air panas tenaga surya yang dilengkapi dengan pompa AC memindahkan air dengan kecepatan 60 galon (2,271 liter) per menit. Air melewati panel termal lebih cepat, tetapi suhunya meningkat hanya sedikit dan harus terus-menerus disirkulasikan.