Хладњак топлотне цеви се састоји од запечаћене цеви, структуре од фитиља и канала за пару. Фитиљ облаже унутрашњи зид запечаћене цеви и засићен је испарљивом течношћу-као што је дестилована вода, амонијак, метанол или ацетон. Хладњаци напуњени течностима као што су амонијак, метанол или ацетон одржавају одличне могућности одвођења топлоте чак и на ниским температурама.
Током рада, део испаривача хладњака апсорбује топлоту коју генерише извор топлоте (као што је енергетски полупроводнички уређај), узрокујући да течност унутар фитиља кључа и претвара се у пару. Ова загрејана пара путује од секције испаривача до секције кондензатора; при преношењу своје топлоте на део кондензатора, пара се поново кондензује у течност. Кондензована течност се затим враћа у део испаривача путем капиларног деловања унутар фитиља, и овај циклус се непрекидно понавља да би се топлота распршила.
