אופן הפעולה של דודי שמש הוא על ידי צינור שמתחיל מתשתית המים הביתית ובעצם מחובר לקצה אחד לצינור אשר עובר בקולט השמש ובדוד השמש, ולקצה השני מחובר המכל באמצעות צינור נוסף. הקרנים של השמש פוגעות בעצם בקולט עצמו, ולכן בשל הצבע הכהה של הקולט שהוא לרוב בצבע שחור, הופכת הקרינה של השמש לאנרגיה של חום, האנרגיה נשארת ברובה כלואה בתוך הקולט עצמו . המים שבצינור מתחממים באמצעות הולכה ממתכת הצינור שמקיף אותם. וכך בעצם מתחילה הפעולה של דוד השמש.

לרוב המיכל של דוד שמשממוקם הרבה יותר גבוה מהקולטים, וזה על מנת שכאשר המים בצינורות של הקולטן יהיו חמים יותר מאשר מהמים שבמכל, ייעלו המים החמים במעלה הצינור לכוון המכל וכך תוכל להיווצר תחלופה של מים חמים בדוד השמש,העלייה של המים בחמים במעלה בצינור בכיוון המכל בעצם מזרימה לקולטן מים מתחתית הדוד ששם המים קרים יחסית וכךיכולו לחדור לחלקו העליון של הדוד שמש מים חמים מהקולטנים.

אם נמקם את המכל של הדודי שמש במקום שהוא נמוך יותר מן הקולטים, נוכל לייצר תנועת מים שהיא לא טבעית, אלא תנועת מים שהיא מאולצת וזאת באמצעות שימוש של מנוע חשמלי זעיר. התחלופה מאולצת הזו של הדודי שמש ניתן בהחלט למצוא בבתיםמסויימים, שבהם מסיבות ארכיטקטוניות, אופציה נוספת של מקרים בהם יש תחלופה נוספת מאולצת של הדודי שמש, עיצוביות הדוד שמש ממוקם מתחת לקולטנים עצמם או בבניינים שבהם קיימת מערכת סולארית משותפת.

דודי השמש נכנסו לתחילת שימוש בישראל באמצע שנות החמישים, למעשה בשנת 1955.

מפעל בשםמירומית באשקלון התחיל בשנה זו לייצר כבר אז דודי שמש, ייצור הדודי שמש היה על פי פיתוח של מהנדסים, ובעצם של חברת אולימפיה אשר מכרה גם היא דודי שמש.

כמו כן, בשנת 1957 כבר החל השימוש של דודי שמש

בישראל. זו היתה השנה בה התאחדו חברת מימורית וחברת אולימפיה.

מאוחר יותר הצטרפו לשוק דודי השמש יצרנים נוספים,זו בעצם היתה התקופה אשר דוד השמש היה סמל להצלחה כלכלית המתנוסס על גג הבית.