Die Wärme in einem Pufferspeicher wird mithilfe von verschiedenen Methoden gespeichert. Das Grundprinzip von einem Pufferspeicher und zwar die Speicherung von thermischer Energie bleibt dabei gleich. Als Speichermedium für einen Pufferspeicher wird Wasser verwendet, das eine sehr hohe spezifische Wärmekapazität hat. Denn Wasser kann Energie in Form von Wärme im Gegensatz zu anderen Medien hervorragend im Pufferspeicher speichern. Dennoch wird deutlich mehr Wärmeenergie benötigt um das Wasser im Pufferspeicher auf eine bestimmte Temperatur zu bringen als bei anderen Medien beziehungsweise Flüssigkeiten. Der Brennkessel für einen Pufferspeicher einer Heizungsanlage ist befähigt hohe Energiemengen zu erzeugen und diese an das Wasser abzugeben. Fällt die Temperatur des Wassers nun um ein Grad Celsius ab, so wird die identische Menge an Energie freigesetzt, die benötigt wurde um das Wasser zu erhitzen. Insofern ist es ein verlustarmer Energieträger, der sich insofern resultierend explizit für die Anwendung in Fernwärmesystemen eignet. Die Speicherung der Energie im Pufferspeicher wird beispielsweise durch Dämmmaterial unterstützt. Darüber hinaus kann für einen Pufferspeicher die thermochemische Speicherung Anwendung finden. Dabei wird die Energie im Pufferspeicher so gut wie verlustfrei chemisch abgebunden (exotherme Reaktion) und kann dann nach einer bestimmen Zeit - auch nach Jahren - im Pufferspeicher wieder abgerufen werden (endotherme Reaktion). Ein Beispiel dafür ist ein Sorptionsspeicher. Weiterhin gibt es sogenannte Latentwärmespeicher, die sich von lateinischen Begriff "latere" ableiten, was in der Übersetzung bedeutet "verborgen sein". Mit dieser Methode kann Energie im Pufferspeicher verlustarm über längere Zeit und mit vielen Wiederholungszyklen gespeichert werden. Dabei nutzen diese Wärmespeicher im Pufferspeicher die Enthalpie von reversibelen thermodynamischen Änderungen der Zustände des etwaigen Speichermediums. Um einen Latentwärmespeicher aufzuladen, werden zumeist spezielle Salze wie zum Beispiel Parrafine genutzt, die gescholzen werden und innerhalb dieses Vorganges eine hohe Menge an Schmelzwärme aufnehmen. Beim Erstarrungsvorgang gibt der Latentwärmespeicher dann wieder Energie ab. Ferner gibt es auch noch Hochtemperaturspeicher, welche standardmäßig aus keramischen aber bestenfalls aus metallischen Verbindungen bestehen. Ein solcher Speicher ist für kurzzeitige Speicherung konstruiert und wird zum Beispiel vom deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt verwendet.