Faasimuutusega salvestamise põhimõte seisneb ainete faasimuutusel. Tähendab see salvestamisel muutuvat aine agregaatolekut. Näiteks salvestamisel tahke aine agregaatoleku muutumine vedelaks ning salvestatud soojuse soojuse eemaldamisel on protsess vastupidine. Näiteks võib tuua, et sulatatud sool sisaldab rohkem soojust massiühiku kohta kui tahkes olekus sool.
Faasimuutusega salvestamise korral on võimalik soojust salvestada konstantsel või ligikaudu konstantsel temperatuuril, mis vastab materjali faasimuutuse temperatuurile. Üheks puuduseks faasimuutusega materjalidel on madal soojusjuhtivustegur, mistõttu, on nii soojuse salvestamise kui ka salvestatud soojuse tarbimise protsess võrdlemisi aeglane.