Sie verändern beim Lade- oder Entladevorgang nicht ihre "fühlbare" Temperatur, stattdessen wechselt das Wärme-Speichermedium seinen Aggregatzustand. Meistens wird hierbei der Übergang von fest zu flüssig (bzw. umgekehrt) genutzt, da kaum eine Volumenänderung eintritt. Das Speichermedium kann über seine Latentwärmekapazität hinaus be- oder entladen werden, erst dann führt der Energiestrom zu einer Temperaturerhöhung. Latentwärmespeicher kombinieren also sensible und latente Wärmespeicherung.