Son rôle consiste à mélanger, dans des proportions variables, de l'eau de départ chauffage avec de l'eau de retour :

- soit pour moduler en permanence la température de l'eau envoyée dans les corps de chauffe à un niveau inférieur à la température de la chaudière (dans les installations de chauffage par le sol, une vanne à 3 voies est ainsi obligatoire pour éviter d'endommager la dalle avec de l'eau trop chaude).
- soit pour relever la température de l'eau de retour, afin d'éviter des condensations à l'intérieur de la chaudière avec un risque de corrosion (certaines chaudières en acier doivent ainsi fonctionner avec une vanne mélangeuse à 4 voies).
- soit pour rendre les circuits totalement autonomes et permettre pour chacun d'eux des réglages spécifiques (température, programmation).