Радиаторът на топлинна тръба се състои от запечатана тръба, фитилна структура и канал за пара. Фитилът покрива вътрешната стена на запечатаната тръба и е наситен с летлива течност-като дестилирана вода, амоняк, метанол или ацетон. Радиаторите, заредени с течности като амоняк, метанол или ацетон, поддържат отлични възможности за разсейване на топлината дори при ниски температури.
По време на работа изпарителната секция на радиатора абсорбира топлината, генерирана от източник на топлина (като мощно полупроводниково устройство), което кара течността във фитила да кипи и да се превръща в пара. Тази нагрята пара се движи от секцията на изпарителя към секцията на кондензатора; при предаване на топлината си към секцията на кондензатора, парата кондензира обратно в течност. След това кондензираната течност се връща в секцията на изпарителя чрез капилярно действие във фитила и този цикъл се повтаря непрекъснато, за да разсее топлината.
