Radiator toplotne cevi je sestavljen iz zaprte cevi, tekočega stena in parnega kanala. Stenj obdaja steno cevke zaprte cevi in se vmeša v nasičeno tekočino, ki lahko hlapi. Ta tekočina je lahko destilirana voda ali amoniak, metanol ali aceton. Radiator toplotnih cevi, napolnjen z amoniajem, metanolom, acetonom in drugimi tekočinami, ima še vedno dobro toplotno disipacijo kapaciteto pri nizkih temperaturah.
Ko deluje radiator toplotne cevi, njegov izhlapevalni del absorbira toploto, ki jo ustvarja vir toplote (naprave za polprevodnik moči itd.), tako da se tekočina v stenu vpari v paro. Para s toploto se giblje od izhlapevalnega dela radiatorja toplotne cevi do hlajenega dela. Ko para prenese toploto na hladilni del, se parna kondenza v tekočino. Kondenzovana tekočina se skozi kapilarno delovanje stena na steni cevi vrne v odsek izhlapevanja in ponavlja zgoraj omenjeni postopek obtoka, da se toplota nenehno razkroji.
