Es handelt sich um eine vakuumdichte Struktur, die aus drei verschiedenen Komponenten besteht. Diese Komponenten sind ein Arbeitsmedium, eine Docht Struktur und eine behälter. Der Abschnitt, in dem die Wärmezufuhr stattfindet, wird als Verdampfer bezeichnet, der Abschnitt, in dem die Wärme übertragen wird, wird als adiabatisch bezeichnet und der Abschnitt, in dem die Wärme abgeführt wird, wird als Kondensator bezeichnet. Es verdampft die Arbeitsflüssigkeit im Verdampferbereich unter Wärmezufuhr. Gesättigter Dampf, der die latente Verdampfungswärme trägt, bewegt sich in Richtung des kühleren Kondensatorabschnitts.

Im Kondensatorbereich kondensiert der Dampf und gibt seine latente Wärme ab. Die kondensierte Flüssigkeit durchdringt unter dem Einfluss von Kapillarkräften und Schwerkraft die innere Oberflächenstruktur und gelangt zurück zum Verdampfer. Phasenwechselprozesse und Zweiphasenströmungszyklen laufen weiter, solange der Temperaturgradient zwischen Verdampfer- und Kondensatorzone aufrechterhalten wird.

Massive Leiter wie Kupfer, Graphit, Diamant, Aluminium und Gold haben Wärmeleitfähigkeiten im Bereich von 200 W/mK bis 1.500 W/mK, während Wärmerohre Wärmeleitfähigkeiten im Bereich von 5.000 W/mK bis 100.000 W/mK aufweisen.

Heat Pipes haben in ihren Einsatzgebieten viele Vorteile: