Рабочая жидкость подбирается в зависимости от рабочей температуры транспортируемых сред. Основные требования к любой рабочей жидкости заключаются в следующем:

• термическая стойкость,
• высокая теплопроводность,
• высокое поверхностное натяжение,
• совместимость с материалами корпуса и фитиля.

Принцип работы тепловых труб заключается в том, что легкокипящая рабочая жидкость нагревается на одном конце трубы и испаряется; теплый воздух перемещается по трубе в «холодный» отсек, где конденсируется и снова попадает на нагревающийся конец.

Фитиль (или капиллярная структура) создает капиллярный напор для перемещения жидкости из конденсатора в испаритель и обеспечивает распределение рабочей жидкости по всей длине трубы.

Корпус тепловой трубы изолирует рабочую жидкость от воздействия окружающей среды, поэтому к нему предъявляются весьма жесткие требования: он должен быть полностью герметичным, обладать теплопроводными свойствами, упрощать монтаж и все технологические операции, проводимые с ним.

Теплопроводность труб по многим показателям превышает теплопроводность металлических труб, не требуют особых условий эксплуатации или специального ухода. Такая система не потребляет энергии, а значит является экономически выгодной.

Область применения тепловых труб достаточно широка. Их используют в устройстве компьютерной техники, в создании реакторов, мощных светодиодных ламп, в солнечных коллекторах для быстрого нагрева воды в авиа - и космической промышленности, в частности, тепловые трубы используются для транспортировки тепла от электронных приборов по всему корпусу космических аппаратов. Также тепловые трубы могут применяться для передачи тепла, исходящего от солнца. Такие технологии особенно распространены в строительстве спутников: в то время, как одна сторона аппарата направлена к солнцу, рабочая жидкость в тепловых трубах нагревается под воздействием солнечной энергии и поступает в ту часть аппарата, которая направлена от солнца.

Тепловые трубы могут использоваться и для охлаждения (термостабилизации) аппаратов в научно-исследовательских лабораториях, обеспечивать постоянную температуру для электронного оборудования. В строительстве тепловые трубы применяют в качестве сезонно-охлаждающих устройств, которые используются в условиях крайнего севера.