В отличие от клапанов двухходовых, данные механизмы осуществляют не регулировку одного потока, а смешивание двух или разделение одного на два. Отсюда и три патрубка. В системах вентиляции применяются в основном клапаны трёхходовые смесительные – для получения заданной температуры при смешивании горячей и холодной воды перед теплообменником (фанкойлом). Почти все модели этих устройств обеспечивают обратно пропорциональное изменение входящих потоков – так, что суммарный расход на выходе остаётся практически неизменным. Это важное свойство способствует стабильности давления в теплообменнике и исключает гидравлический удар при полном перекрывании. Как и все регулировочные клапаны, трёхходовые могут иметь механическое (ручное), электрическое, пневматическое или гидравлическое управление двух типов – непрерывное (аналоговое, плавное) и дискретное (несколько фиксированных положений). Второй вариант не всегда обеспечивает достаточную точность, но имеет более высокую стабильность характеристик по сравнению с непрерывным, когда возможен дрейф параметров от температуры, срока эксплуатации и других факторов.