典型的熱管由外殼、吸液芯和端蓋組成。管內抽至1.3×(10-1 ~ 10-4)Pa負壓後充入適量工作液，使緊貼管內壁的吸液芯毛細多孔材料充滿液體並密封。
管子的壹端為蒸發段(加熱段)，另壹端為冷凝段(冷卻段)，根據應用要求，兩段之間可以設置保溫段。
當熱管壹端受熱時，毛芯中的液體蒸發，蒸汽在輕微的壓力差下流向另壹端放熱凝結成液體，液體在毛細作用力下沿多孔材料流回蒸發段。這樣，熱量從熱管的壹端傳遞到另壹端。
在實現這種傳熱的過程中，熱管包括以下六個相互關聯的主要過程:
(1)熱量通過熱管壁和充有工作液的吸液芯從熱源傳遞到(液-汽)界面；
(2)液體在蒸發部分的(液-氣)界面蒸發；
(3)蒸汽腔內的蒸汽從蒸發段流向冷凝段；
(4)蒸汽在冷凝段的汽液界面上冷凝:
(5)熱量從(汽液)界面通過吸液芯、液體和管壁傳遞給冷源；
(6)冷凝的工作液體由於吸液芯中的毛細作用而流回蒸發部分。