Princíp pohybu hračky spočíva v teplotnom rozdieli, ktorý je vytvorený medzi nižšou časťou - telom bociana a jeho hornou časťou - hlavou. Tento teplotný rozdiel vzniká v dôsledku odparovania vody z povrchu hlavy.

Bocian sa skladá z dvoch sklenených baniek guľového tvaru. Tieto sú spojené sklenenou trubicou, ktorá siaha až ku dnu spodnej banky. Spodná banka je naplnená vysoko prchavou kvapalinou - metylén chlorid (CH2Cl2), ktorého teplota varu pri normálnom tlaku je blízko izbovej teploty. Vo vnútri nie je vzduch, iba vnútorná kvapalina v rovnovážnom stave so svojou parou. Horná banka - hlava bociana, je pokrytá pórovitou látkou, rovnako ako aj zobák bociana. Bocian sa môže kývať okolo vodorovnej osi upevnenej ku sklenenej trubici spájajúcej hlavu a telo. Na začiatku pohybu je bocian vzpriamený. Vnútorná kvapalina je v spodnej banke. Aby hračka začala pracovať, navlhčíme jej hlavu vodou. Odparovanie ochladzuje hlavu zvonka, takže pary CH2Cl2 vo vnútri hlavy sa tiež ochladia. Ako sa teplota znižuje, para v hlave kondenzuje vo veľmi malých kvapôčkach ostávajúc v rovnováhe s vnútornou kvapalinou.

Tlak pary CH2Cl2 vo vnútri hlavy nadobúda nižšiu hodnotu ako v tele a tento rozdiel tlakov spôsobuje stúpanie vnútornej kvapaliny do trubice. Následkom premiestňovania kvapaliny sa postupne mení poloha ťažiska bociana a hlava sa nakláňa stále viac k vodnej hladine v pohári, až napokon bocian ponorí zobák do vody v pohári. Vtedy je bocian takmer vo vodorovnej polohe a spodný koniec trubice sa vynorí nad hladinu vnútornej kvapaliny, pričom časť pary prejde z jeho tela do hlavy. Počas „pitia“ zostáva bocian krátky čas v tejto polohe a kvapalina z trubice odtečie do tela bociana. Ťažisko bociana sa dostáva do pôvodnej polohy a jeho telo sa narovnáva opäť do vzpriamenej polohy. Ako pokračuje odparovanie vody z hlavy, vnútorná kvapalina opäť vystúpi hore, čím sa spustí nový cyklus.

Bocian vlastne predstavuje tepelný stroj. Teplotný rozdiel medzi studenou hlavou a teplejším trupom bociana sa podobne ako v tepelnom stroji, využíva na výrobu mechanickej energie, ktorá sa prejavuje v pohyboch bociana. Pohyb môžeme docieliť aj tak, že budeme ohrievať trup bociana (napr. infražiaričom). Bocian bude vykonávať svoje pohyby, hoci jeho hlava zostane suchá.